Qu’est-ce que le trichlorure de bore ?
Le trichlorure de bore est un composé inorganique constitué d’un atome de bore (B) combiné à trois atomes de chlore (Cl).
La formule chimique du trichlorure de bore est BCl3. À température et pression normales, il se présente sous la forme d’un gaz incolore. Il s’agit d’un gaz toxique ininflammable à l’odeur piquante, qui n’a ni point d’éclair ni point d’ignition.
La réaction du bore avec les halogènes produit le trichlorure de bore correspondant. Industriellement, le trichlorure de bore est produit en chlorant l’oxyde de bore à 500°C en présence de carbone. En laboratoire, il peut être synthétisé par la réaction d’échange d’halogènes entre le chlorure d’aluminium et le trichlorure de bore.
Utilisations du trichlorure de bore
Le trichlorure de bore est principalement utilisé comme gaz de gravure à sec pour le câblage fin en aluminium à l’intérieur de divers semi-conducteurs et panneaux à cristaux liquides.
Il est également utilisé comme matière première pour les produits chimiques, agrochimiques, pharmaceutiques et divers catalyseurs ainsi que comme matière première pour le nitrure de bore (BN). Il peut également être utilisé comme matière première pour divers produits CVD utilisant le dépôt chimique en phase vapeur.
En particulier dans les gaz de gravure sèche pour semi-conducteurs, le gaz de gravure au trichlorure de bore d’une très grande pureté est nécessaire pour traiter le câblage fin.
Propriétés du trichlorure de bore
Le trichlorure de bore a un point de fusion de -107,3°C et un point d’ébullition de 12,5°C. Il est soluble dans l’éther. Il s’hydrolyse en acide chlorhydrique et en acide borique, réagissant avec l’alcool pour donner des esters boriques.
Le trichlorure de bore doit être manipulé avec précaution car l’humidité et les alcools produisent du chlorure d’hydrogène. Le BCl3-S(CH3)2 solide libère du BCl3 et peut donc être utilisé comme source de trichlorure de bore relativement sûre et facile à manipuler. Cependant, H2O décompose BCl3, laissant S(CH3)2 en solution.
Structure du trichlorure de bore
Le poids moléculaire du trichlorure de bore est de 117,17 g/mol et sa densité à 0°C est de 1,43. Il forme des cristaux hexagonaux et la forme de la molécule de gaz est triangulaire plane.
Le trichlorure de bore est un acide de Lewis fort et forme des adduits avec des amines tertiaires, des ions halogénures, des éthers, des thioéthers et des phosphines. La longueur de la liaison B-Cl est de 1,74 pm, mais dans de nombreux cas, la formation d’adduits augmente la longueur de la liaison B-Cl. Par exemple, si l’ammoniac est adduit, la longueur de la liaison B-Cl est de 1,84 pm.
Autres informations sur le trichlorure de bore
1. La réaction du trichlorure de bore
Lorsque de l’oxygène est ajouté et déchargé, de l’oxyde de bore (B2O3) est produit à partir du trichlorure de bore. De même, lorsqu’on ajoute de l’hydrogène et qu’on l’évacue, on obtient du bore solide.
Chauffé au cuivre, le trichlorure de bore peut être réduit pour produire du tétrachlorure de dibore (B2Cl4). Le tétrachlorure de tétraboron (B4Cl4) peut également être préparé de la même manière. Le tétrachlorure de dibore se décompose à température ambiante en composés de formule générale (BCl)n (n = 8, 9, 10, 11). (BCl)n a une structure en grappe B.
2. Caractéristiques du tétrachlorure de dibore
Le poids moléculaire du tétrachlorure de dibore est de 163,43 g/mol, c’est un liquide incolore à température ambiante. La molécule gazeuse est de type Cl2B-B-Cl2, chaque plan Cl-B-Cl étant orthogonal à l’autre ; B-B mesure 1,74 Å, B-Cl 1,73 Å, ∠Cl-B-Cl 122°, ∠Cl-B-B-B 120°. Son point de fusion est de -92,6°C, son point d’ébullition de 65,5°C et sa densité à 0°C de 1,50 g/cm3. Il réagit avec l’eau en B2(OH)4, avec Cl2 en BCl3 et avec O2 en BCl3 et B2O3.
Le tétrachlorure de tétraboron est un cristal jaune pâle dont le poids moléculaire est de 185,05. Il forme des amas tétraédriques B4, avec un atome B à chaque sommet et un atome Cl lié à celui-ci ; B-B et B-Cl mesurent 1,70 Å. Le point de fusion est de 95°C. Ils s’enflamment spontanément à l’air sec et produisent de l’hydrogène par hydrolyse.