Was ist Bortrifluorid?
Bortrifluorid ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel BF3.
Es ist sowohl als Dihydrat als auch als wasserfreies Borfluorid gebräuchlich. Ihre CAS-Nummern lauten 7637-07-2 bzw. 13319-75-0.
Die Gase sind reizend für die Schleimhäute und sollten mit Vorsicht gehandhabt werden. Die mit Diethylether gebildeten Komplexe sind flüssig und werden häufig als Lewis-Säuren verwendet.
Anwendungen von Bortrifluorid
Bortrifluorid wird hauptsächlich als Katalysator (z. B. als Lewis-Säure-Katalysator), bei der Halbleiterherstellung (zur Dotierung), als Polymerisationsinitiator und bei der Herstellung von Lichtwellenleitern verwendet.
1. Katalysatoren
Bortrifluorid bildet leicht Komplexe mit Lewis-Basen wie Ammoniak und Diethylether und wird als Lewis-Säure-Katalysator in der organischen Synthese verwendet. Zu den Reaktionen, die es katalysiert, gehören z. B. Isomerisierung, Alkylierung, Veresterung und Kondensationsreaktionen.
Insbesondere die Komplexe mit Diethylether sind so stabil, dass sie destilliert werden können, und die Substanz ist im Handel erhältlich.
2. Halbleiterherstellung
Bortrifluorid wird in der Halbleiterherstellung als Dotierstoff bei der Ionenimplantation und als Dotierstoff bei der Umwandlung von epitaktisch gewachsenem Silizium in einen P-Typ-Halbleiter verwendet. Dotierstoffe sind Verunreinigungen, die den Halbleitern beigemischt werden.
Bortrifluorid wird als Dotierstoff bei der Herstellung von Halbleitern für die Elektronik und die Faseroptik verwendet.
3. Polymerisationsinitiatoren
Bortrifluorid wird auch als Polymerisationsinitiator verwendet. Bortrifluorid ist ein Polymerisationsinitiator, der die Polymerisation von Vinylphenolen und deren Derivaten mit begrenzter Molekulargewichtsverteilung ermöglicht.
Darüber hinaus kann mit Bortrifluorid eine kationische Polymerisation mit lebenden Polymerisationseigenschaften erreicht werden.
Eigenschaften von Bortrifluorid
Bortrifluorid hat ein Molekulargewicht von 67,82, einen Schmelzpunkt von -126,8 °C und einen Siedepunkt von -100,3 °C. Bei Raumtemperatur ist es ein farbloses Gas. Das Molekulargewicht des Dihydrats beträgt 103,837 und es ist bei Raumtemperatur eine farblose Flüssigkeit.
Es hat eine Dichte von 0,00276 g/ml (1,64 g/ml für Dihydrat) und ist löslich in Wasser und verschiedenen organischen Lösungsmitteln wie Propan, Pentan, Kerosin, Naphtha, Chloroform, Benzol, Nitrobenzol und Dichlorbenzol. Seine Molekularstruktur besteht aus drei Fluoratomen, die an ein Boratom gebunden und in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet sind.
Molekulare Struktur von Bortrifluorid
Die Molekularstruktur von Bortrifluorid ist gleichseitig dreieckig und die kovalenten Bindungen sind stark polarisiert. Das Molekül selbst ist jedoch unpolar. Das liegt daran, dass die Boratome sp2-Orbitale einnehmen und das Molekül dreifach symmetrisch ist.
Arten von Bortrifluorid
Bortrifluorid wird als Hochdruckgas für industrielle Zwecke und als Methanolkomplex (Methanollösung) als Reagenzprodukt für Forschung und Entwicklung verkauft.
1. Hochdruck-Gasprodukte
Industrielle Hochdruck-Gasprodukte werden für Anwendungen wie die Halbleiterproduktion, pharmazeutische Synthesekatalysatoren und Polymerisationskatalysatoren verkauft. Sie werden in 1 kg- und 30 kg-Stahlflaschen und 300 kg-Kartuschen geliefert. Lagerung und Verwendung müssen dem Gesetz über die Sicherheit von Hochdruckgasen und dem Gesetz über die Kontrolle von giftigen und schädlichen Stoffen entsprechen.
2. Reagenzprodukte für Forschung und Entwicklung
Die Reagenzprodukte für Forschung und Entwicklung werden als Methanolkomplexsalz BF3-CH3OH verkauft und sind in laborfreundlichen Mengen wie 5 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml, 25 g, 100 g und 400 g erhältlich. Es wird in der Regel als Reagenzprodukt gehandhabt, das bei Raumtemperatur gelagert werden kann. Neben den üblichen Reagenzienqualitäten gibt es auch Produkte in analytischer Qualität, z. B. für die Gaschromatographie, die je nach Anwendung ausgewählt werden sollten.
Weitere Informationen zu Bortrifluorid
1. Synthese von Bortrifluorid
Bortrifluorid wird industriell durch die Reaktion von Boroxid und Fluorwasserstoff synthetisiert. Im Labormaßstab wird es durch die Zersetzung von Diazoniumsalzen der Tetrafluoroborsäure oder durch Reaktionen mit Natriumtetrafluoroborat, Flusssäure und Schwefelsäure synthetisiert.
2. Reaktivität von Bortrifluorid
Bortrifluorid ist ein ätzender Stoff. Rostfreier Stahl, Monel und Hastelloy werden in Gegenwart von Wasserdampf korrodiert. Es reagiert auch mit Polyamiden, greift aber Teflon oder Polypropylen nicht an.
Bor ist ein Stoff mit Elektronenmangel und wirkt bei chemischen Reaktionen als Lewis-Säure. So reagiert es beispielsweise mit Fluoriden unter Bildung von Tetrafluoroboraten. Im Gegensatz zu anderen Borhalogeniden wird es auch hydrolysiert. Die Hydrolyseprodukte sind Borsäure und Borhydrofluorsäure.
3. Rechtliche Informationen zu Bortrifluorid
Bortrifluorid ist ein giftiger Stoff gemäß dem Poisonous and Deleterious Substances Control Act. Es ist auch als gefährlicher Stoff im Sinne des Gesetzes über Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz und als chemische Substanz der Klasse I im Sinne des PRTR-Gesetzes eingestuft. Darüber hinaus werden sie als Stoffe bezeichnet, die nach dem Feuerwehrgesetz eine Anmeldung der Lagerung usw. erfordern.