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三塩化ホウ素のメーカー10社一覧や企業ランキングを掲載中！
三塩化ホウ素とは、1つのホウ素 (B) 原子と3つの塩素 (Cl) 原子が結合した無機化合物です。
三塩化ホウ素の化学式は、BCl3と表されます。常温常圧では、無色のガスとして存在します。刺激臭を有する不燃性の毒性ガスで、引火点や発火点はありません。
ホウ素とハロゲンの反応によって、対応する三ハロゲン化ホウ素が得られます。工業的に三塩化ホウ素は、炭素の存在下で、500°Cで酸化ホウ素を塩素化して製造されます。実験室では、塩化アルミニウムと三フッ化ホウ素のハロゲン交換反応によって合成可能です。
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三塩化ホウ素とは、1つのホウ素 (B) 原子と3つの塩素 (Cl) 原子が結合した無機化合物です。
三塩化ホウ素の化学式は、BCl3と表されます。常温常圧では、無色のガスとして存在します。刺激臭を有する不燃性の毒性ガスで、引火点や発火点はありません。
ホウ素とハロゲンの反応によって、対応する三ハロゲン化ホウ素が得られます。工業的に三塩化ホウ素は、炭素の存在下で、500°Cで酸化ホウ素を塩素化して製造されます。実験室では、塩化アルミニウムと三フッ化ホウ素のハロゲン交換反応によって合成可能です。
主に三塩化ホウ素は、各種半導体内部や液晶パネル内部などの、微細アルミニウム配線のドライエッチングガスとして用いられます。
そのほか、農薬・医薬用化学品の原料、各種触媒の原料、窒化ホウ素 (BN) の原料として利用されています。化学気相成長法 (英: Chemical Vaper Deposition) を用いた各種CVD製品の原料にも使用可能です。
とくに半導体向けのドライエッチングガスでは、微細な配線を加工するため、非常に高純度な三塩化ホウ素エッチングガスが求められます。
図2. 三塩化ホウ素の加水分解
三塩化ホウ素の融点は−107.3°C、沸点は12.5°Cです。エーテルに溶けます。加水分解によって塩酸とホウ酸になり、アルコールと反応してホウ酸エステルを与えます。
三塩化ホウ素は湿気やアルコールで塩化水素が生じるため、取り扱いには注意が必要です。固体のBCl3・S(CH3)2はBCl3を放出するため、比較的安全で扱いやすい三塩化ホウ素の供給源として使用可能です。ただしH2OによってBCl3が分解し、溶液中にS(CH3)2が残ります。
図3. 三塩化ホウ素の反応
三塩化ホウ素の分子量は117.17で、0°Cでの密度は1.43です。六方晶系結晶を形成し、気体分子の形は平面三角形です。
三塩化ホウ素は強いルイス酸であり、第三級アミン、ハロゲン化物イオン、エーテル、チオエーテル、ホスフィンと付加物を形成します。B-Clは1.74pmですが、多くの場合に付加体の形成によって、B-Cl結合長が増加します。例えばアンモニアが付加した場合には、B-Clは1.84pmです。
酸素を加えて放電させると、三塩化ホウ素から酸化ホウ素 (B2O3) が生じます。同様に水素を加えて放電させると、単体のホウ素が得られます。
銅とともに加熱すると、三塩化ホウ素を還元でき、四塩化二ホウ素 (B2Cl4) を生成可能です。同様の方法で四塩化四ホウ素 (B4Cl4) も調製可能です。四塩化二ホウ素は室温で分解して、一般式が(BCl)n (n = 8、9、10、11) と表される化合物になります。(BCl)nはBのクラスター構造を有します。
四塩化二ホウ素の分子量は163.43で、室温では無色の液体です。気体分子はCl2B-B-Cl2型で、それぞれのCl-B-Cl面が直交しています。B-Bは1.74Å、B-Clは1.73Åであり、∠Cl-B-Clは122°、∠Cl-B-Bは120°です。融点は-92.6°C、沸点は65.5°Cであり、0°Cでの密度は1.50g/cm3です。水との反応によってB2(OH)4に、Cl2との反応によってBCl3に、O2との反応によってBCl3やB2O3になります。
四塩化四ホウ素は淡黄色の結晶で、分子量は185.05です。正四面体型のB4クラスターを形成し、それぞれの頂点にB原子が位置し、Cl原子1つが結合しています。B-BとB-Clは1.70Åであり、融点は95°Cです。乾燥空気中で自然発火し、加水分解により水素を生じます。
