Qu’est-ce que le trifluorure de bore ?
Le trifluorure de bore est un composé inorganique dont la formule chimique est BF3.
Il est couramment connu sous sa forme dihydraté ou anhydre. Leurs numéros d’enregistrement CAS sont respectivement 7637-07-2 et 13319-75-0.
Les gaz sont irritants pour les muqueuses et doivent être manipulés avec précaution. Les complexes formés avec l’éther diéthylique sont liquides et sont souvent utilisés comme acides de Lewis.
Utilisations du trifluorure de bore
Le trifluorure de bore est principalement utilisé comme catalyseur (par exemple, catalyseurs d’acide de Lewis), dans la fabrication de semi-conducteurs (pour le dopage), comme initiateur de polymérisation et dans la fabrication de fibres optiques.
1. Catalyseurs
Le trifluorure de bore forme facilement des complexes avec des bases de Lewis telles que l’ammoniac et l’éther diéthylique. Il est donc utilisé comme catalyseur d’acide de Lewis en synthèse organique. Les réactions qu’il catalyse comprennent, par exemple, les réactions d’isomérisation, d’alkylation, d’estérification et de condensation.
En particulier, les complexes avec l’éther diéthylique sont si stables qu’ils peuvent être distillés, et la substance est disponible dans le commerce.
2. Production de semi-conducteurs
Le trifluorure de bore est utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs comme dopant dans l’implantation ionique et comme dopant lorsque le silicium cultivé épitaxiquement devient un semi-conducteur de type P. Les dopants sont des impuretés qui sont mélangées aux semi-conducteurs.
Le trifluorure de bore sert de source de dopage dans la production de semi-conducteurs utilisés en électronique et dans les fibres optiques.
3. Initiateurs de polymérisation
Le trifluorure de bore est également utilisé comme initiateur de polymérisation. En tant que tel, il permet la polymérisation des vinylphénols et de leurs dérivés ayant une distribution de poids moléculaire limitée.
De plus, son utilisation permet d’obtenir une polymérisation cationique avec des propriétés de polymérisation vivante.
Propriétés du trifluorure de bore
Le trifluorure de bore a un poids moléculaire de 67,82, un point de fusion de -126,8°C et un point d’ébullition de -100,3°C. Il s’agit d’un gaz incolore à température ambiante. Le poids moléculaire du dihydrate est de 103,837 et c’est un liquide incolore à température ambiante.
Il a une densité de 0,00276 g/mL (1,64 g/mL pour le dihydrate). Il est soluble dans l’eau ainsi que dans divers solvants organiques tels que le propane, le pentane, le kérosène, le naphte, le chloroforme, le benzène, le nitrobenzène et le dichlorobenzène. Sa structure moléculaire consiste en trois atomes de fluor liés à un atome de bore et disposés en triangle équilatéral.
Structure moléculaire du trifluorure de bore
Sa structure est un triangle équilatéral et les liaisons covalentes sont fortement polarisées. Toutefois, la molécule elle-même n’est pas polaire. En effet, les atomes de bore occupent des orbitales sp2 et la molécule est triplement symétrique.
Types de trifluorure de bore
Le trifluorure de bore est vendu sous forme de gaz à haute pression à usage industriel ainsi que sous forme de complexe de méthanol (solution de méthanol) en tant que produit réactif pour la recherche et le développement.
1. Produits gazeux à haute pression
Les produits gazeux industriels à haute pression sont vendus pour par exemple la production de semi-conducteurs, les catalyseurs de synthèse de produits pharmaceutiques intermédiaires et les catalyseurs de polymérisation. Ils sont fournis dans des bouteilles en acier de 1 kg et 30 kg et dans des cardes de 300 kg.
2. Produits réactifs pour la recherche et le développement
Les produits réactifs pour la recherche et le développement sont vendus sous forme de sel complexe de méthanol BF3-CH3OH et sont disponibles dans des volumes adaptés aux laboratoires tels que 5mL, 100mL, 250mL, 500mL, 25g, 100g et 400g. Il est généralement manipulé comme un produit réactif qui peut être stocké à température ambiante. Outre les qualités de réactif habituelles, il existe également des produits de qualité analytique, tels que ceux destinés à la chromatographie en phase gazeuse. Ceux-ci doivent être sélectionnés en fonction de l’usage prévu.
Autres informations sur le trifluorure de bore
1. Synthèse du trifluorure de bore
Le trifluorure de bore est synthétisé industriellement par la réaction de l’oxyde de bore et du fluorure d’hydrogène. En laboratoire, il l’est par la décomposition des sels de diazonium de l’acide tétrafluoroborique ou par des réactions utilisant le tétrafluoroborate de sodium, l’acide fluorhydrique et l’acide sulfurique.
2. Réactivité du trifluorure de bore
Le rrifluorure de bore est une substance corrosive. L’acier inoxydable, le Monel et l’Hastelloy sont corrodés en présence de vapeur d’eau. Il réagit également avec les polyamides, mais ne corrode pas le téflon ou le polypropylène.
Le bore est une substance déficiente en électrons et agit comme un acide de Lewis dans les réactions chimiques. Par exemple, il réagit avec les fluorures pour former des tétrafluoroborates. Il subit également une hydrolyse, contrairement aux autres halogénures de bore. Les produits de l’hydrolyse sont l’acide borique et l’acide borohydrofluorique.