無機化合物 BF3 は三フッ化ホウ素を表します。これは非常に有毒で、独特の突き刺すような臭いを持つ、無色、不燃性のガスです。水や、窒素や酸素を含む他の有機物質に容易に溶解します。
冷水でゆっくり加水分解してフッ化水素酸を生成することもありますが、湿った空気中で加水分解して白く濃い蒸気を生成することもあります。その蒸気は空気よりも密度が高くなります。ガスを吸入すると呼吸器系を刺激し、ガスが大量に皮膚に接触すると火傷を引き起こす可能性があります。
三フッ化ホウ素のハイブリッド化とは何ですか?
基底状態の BF3 には、3 つの外殻電子を持つホウ素原子と 7 つの外殻電子を持つ 3 つのフッ素原子が含まれています。さらに、基底状態では 1 つのホウ素電子が不対になっています。
この分子の合成中に、2s 軌道と 2 つの 2p 軌道がハイブリダイズします。孤立対として、空の p 軌道の 1 つだけが残ります。ホウ素は、F の 3 つの原子と結合を形成するために 3 つの混成軌道を必要とし、2pz 軌道が混成 sp2 軌道と重なり、結合が形成されます。
BF3 の分子構造と結合角
ホウ素は、自然な状態では平面三角形のモノマー共有結合ハロゲン化物を生成します。 2 つの分子間の軌道の重なりがこの形状の主な原因です。正確に言えば、BF3 の分子構造は三角形の平面です。また、非極性であり、中心原子上に対称的な電荷分布があります。
すべての原子が 1 か所にある場合、結合角は 1200 です。それらはすべて正三角形を形成します。
三フッ化ホウ素の構造
三フッ化ホウ素は、しばしばトリフルオロボランとして知られ、高純度のホウ素およびホウ素化合物の製造において触媒およびルイス酸として一般的に使用される無機化学物質です。
三フッ化ホウ素の式はBF3です。モル質量は 1 モルあたり 67.805 グラムです。三フッ化ホウ素の構造について言えば、ホウ素原子が分子中心であり、各フッ化物と 3 つの単純結合を形成し、臭化ホウ素構造と同様に、平面三角構造とホウ素原子上の空の p 軌道を示します。 BF3 分子も同様に、価電子規制のオクテットに反しています。有機化合物の代表的な表現では、その化学構造は次のように表すことができます。
三フッ化ホウ素の使用
知っておくべき三フッ化ホウ素の用途は次のとおりです。
- 三フッ化ホウ素は、重合、アルキル化、縮合プロセスで触媒として使用されます。
- 三フッ化ホウ素は反応性の高い化合物であり、化学合成において触媒として主に利用されています。
- BF3 は、ジボランなどのいくつかのホウ素化合物の出発成分です。
- BF3 は、接着剤やシーリング化学薬品、潤滑剤や潤滑剤添加剤の製造に使用されます。
三フッ化ホウ素の性質
三フッ化ホウ素の物理的および化学的性質について説明しましょう。
1.物理的特性:
三フッ化ホウ素は、無色で不快な臭気のある有毒ガスです。融点は-127℃、沸点は-100℃です。密度は 0.90 g mL-1 です。三フッ化ホウ素は水溶性です。硫酸や、ベンゼン、四塩化炭素、二酸化硫黄、クロロホルムなどの有機溶媒も溶けます。
2.化学的特性:
BF3 が水中で徐々に加水分解されると、フッ化水素酸が形成されます。平面三方晶系構造の結果、フッ化ホウ素は極性運動量がゼロの無極性分子です。 BF3 は三臭化ホウ素と同様にルイス酸です。なぜなら、BF3 は「電子不足」であり、フッ化セシウムと BF3 が反応してテトラフルオロボレート セシウムを形成する場合のように、ルイス塩基と迅速に相互作用してルイス付加物を生成するためです。
CsF + BF3 → CsBF4
BF3 分子の分子幾何表記:
VSEPR 理論によれば、BF3 分子がこのような AX3 一般式を持つ場合、分子幾何学および電子幾何学は両方とも三角形の平面形状になります。
分子の名前
三フッ化ホウ素
化学分子式
BF3
BF3 の分子構造
三角平面
BF3 の電子幾何学
三角平面
BF3 のハイブリッド化
sp2
結合角 (F-B-F)
120 度
BF3 の全価電子
24
ホウ素に対するBF3の正式なチャージ
アプリケーション:
三フッ化ホウ素 (BF3) はさまざまな製品に使用されています。強力なルイス酸としての BF3 の触媒特性は、芳香族炭化水素のアルキル化、フェノール樹脂やエポキシ樹脂の重合、さまざまな異性化、エステル化、縮合反応などのプロセスで利用されます。
これは、核廃棄物の封じ込めや中性子線管理などの目的で高純度ホウ素同位体の製造に利用されるだけでなく、半導体グレードのシリコン製造などの半導体産業用途にも利用されます。
BF3 は、ジボランやその他のホウ素含有化学物質の合成や、はんだ付けやろう付け用のガスフラックスの合成にも使用されます。
健康への影響/安全上の危険
三フッ化ホウ素を吸入すると非常に危険です。目や皮膚に悪影響を及ぼします。 BF3 は水と反応して、非常に腐食性の高いフッ化水素酸を生成します。加熱すると白色の有毒なフッ素ガスが発生します。水に触れると分解します。プラスチックとゴムは BF3 の攻撃を受ける可能性があります。
覚えておくべき重要なポイント
- ほとんどの場合、3 つの混成 sp2 軌道は三角形のパターンで構成されます。
- 三フッ化ホウ素の式は BF3 です
- BF3 分子は、sp2 軌道を持つ 1 つのホウ素と、p 軌道を持つ 3 つのフッ素で構成されています。
- BF3 では、すべての結合はシグマ結合です。ただし、バックボンディングが部分的に行われると、二重結合の特性が現れます。
結論
ここでは、三フッ化ホウ素の構造、特性、用途、その応用などについて理解しました。
ただし、概念を明確にしたい場合には、トピックを簡単に理解するのは良いことです。ただし、IIT/JEE Mains 試験で良い点を獲得したい場合は、三フッ化ホウ素についての深い理解と知識が必要です。
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