Was ist Bortrichlorid?
Bortrichlorid ist eine anorganische Verbindung, die aus einem Boratom (B) in Verbindung mit drei Chloratomen (Cl) besteht.
Die chemische Formel von Bortrichlorid lautet BCl3. Bei normaler Temperatur und normalem Druck liegt es als farbloses Gas vor. Es ist ein nicht brennbares, giftiges Gas mit stechendem Geruch und hat keinen Flammpunkt oder Zündpunkt.
Bei der Reaktion von Bor mit Halogenen entsteht das entsprechende Bortrichlorid. Industriell wird Bortrichlorid durch Chlorierung von Boroxid bei 500 °C in Gegenwart von Kohlenstoff hergestellt. Im Labor kann es durch die Halogenaustauschreaktion von Aluminiumchlorid mit Bortrifluorid synthetisiert werden.
Anwendungen von Bortrichlorid
Bortrichlorid wird hauptsächlich als Trockenätzgas für feine Aluminiumdrähte in verschiedenen Halbleitern und Flüssigkristallplatten verwendet.
Es wird auch als Rohstoff für agrochemische und pharmazeutische Chemikalien, verschiedene Katalysatoren und als Ausgangsstoff für Bornitrid (BN) verwendet. Es kann auch als Rohstoff für verschiedene CVD-Produkte durch chemische Gasphasenabscheidung verwendet werden.
Vor allem bei Trockenätzgasen für Halbleiter ist ein sehr reines Bortrichlorid-Ätzgas erforderlich, um feine Verdrahtungen zu verarbeiten.
Eigenschaften von Bortrichlorid
Bortrichlorid hat einen Schmelzpunkt von -107,3 °C und einen Siedepunkt von 12,5 °C. Es ist in Ether löslich. Hydrolyse zu Salzsäure und Borsäure, die mit Alkohol zu Borsäureestern reagiert.
Bortrichlorid sollte mit Vorsicht gehandhabt werden, da Feuchtigkeit und Alkohole Chlorwasserstoff bilden. Festes BCl3-S(CH3)2 setzt BCl3 frei und kann daher als relativ sichere und einfach zu handhabende Quelle für Bortrichlorid verwendet werden. Durch H2O wird BCl3 jedoch zersetzt, wobei S(CH3)2 in Lösung bleibt.
Struktur von Bortrichlorid
Das Molekulargewicht von Bortrichlorid beträgt 117,17 und seine Dichte bei 0 °C ist 1,43. Es bildet hexagonale Kristalle und die Form des Gasmoleküls ist planar dreieckig.
Bortrichlorid ist eine starke Lewis-Säure und bildet Addukte mit tertiären Aminen, Halogenidionen, Ethern, Thioethern und Phosphinen. B-Cl beträgt 1,74 pm, aber in vielen Fällen erhöht die Bildung von Addukten die Länge der B-Cl-Bindung. Wenn zum Beispiel Ammoniak adduziert wird, beträgt die B-Cl-Bindung 1,84 pm.
Weitere Informationen über Bortrichlorid
1. Reaktion von Bortrichlorid
Wenn man Sauerstoff hinzufügt und ablässt, entsteht aus Bortrichlorid Boroxid (B2O3). In ähnlicher Weise wird bei Zugabe und Ableitung von Wasserstoff festes Bor gewonnen.
Beim Erhitzen mit Kupfer kann Bortrichlorid zu Dibortetrachlorid (B2Cl4) reduziert werden. Auch Tetrabortetrachlorid (B4Cl4) kann auf ähnliche Weise hergestellt werden. Dibortetrachlorid zersetzt sich bei Raumtemperatur in Verbindungen mit der allgemeinen Formel (BCl)n (n = 8, 9, 10, 11). (BCl)n hat eine B-Cluster-Struktur.
2. Merkmale von Borchlorid
Das Molekulargewicht von Dibortetrachlorid beträgt 163,43 und es ist bei Raumtemperatur eine farblose Flüssigkeit. Das gasförmige Molekül ist vom Typ Cl2B-B-Cl2, wobei die Cl-B-Cl-Ebenen orthogonal zueinander stehen, nämlich B-B ist 1,74 Å, B-Cl ist 1,73 Å, ∠Cl-B-Cl ist 122°, ∠Cl-B-B-B ist 120°. Der Schmelzpunkt liegt bei -92,6 °C, der Siedepunkt bei 65,5 °C und die Dichte bei 0 °C bei 1,50 g/cm³. Es reagiert mit Wasser zu B2(OH)4, mit Cl2 zu BCl3 und mit O2 zu BCl3 und B2O3.
Tetrabortetrachlorid ist ein blassgelber Kristall mit einem Molekulargewicht von 185,05. Es bildet tetraedrische B4-Cluster mit einem B-Atom an jedem Scheitelpunkt und einem daran gebundenen Cl-Atom; B-B und B-Cl sind 1,70 Å voneinander entfernt. Der Schmelzpunkt liegt bei 95 °C. Sie entzünden sich spontan an trockener Luft und erzeugen bei Hydrolyse Wasserstoff.