Фторборная кислота

Фторборная кислота
	; Тетрафторборат гидроксония
гидроксония Катион	Тетрафторборат- анион
Имена
	Предпочтительное название ИЮПАК Тетрафторборная кислота
	Другие имена Фторборная кислота ; Фторборная кислота ; Тетрафторборат водорода ; Тетрафторборануид оксония ; Тетрафтороборат оксония(1-) ; Тетрафторборат оксония ;
Идентификаторы
Номер CAS	14219-41-1 ( [Н 3 О] + [БФ 4 ] − ) ; 16872-11-0 (без растворителя) ; 80628-99-5 ( [Н 5 О 2 ] + [БФ 4 ] − ) ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ; Интерактивное изображение ;
КЭБ	ЧЕБИ:38902 ;
ХимическийПаук	26156 ;
Информационная карта ECHA	100.037.165
Номер ЕС	240-898-3 ;
Справочник Гмелина	21702
МеШ	Фторборная+кислота
ПабХим CID	28118 ;
номер РТЭКС	ЭД2685000 ;
НЕКОТОРЫЙ	H429WZ9FBQ ;
Число	1775
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID8029739 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	Ч[БФ 4 ]
Молярная масса	87.81 g·mol −1
Появление	Бесцветная жидкость
Температура плавления	-90 ° C (-130 ° F; 183 К)
Точка кипения	130 ° С (266 ° F; 403 К)
Кислотность ( pKa )	~1,8 (раствор MeCN)
Опасности
	СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	H314
Меры предосторожности	P260 , P264 , P280 , P301+P330+P331 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P310 , P321 , P363 , P405 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)	3 0 0
Паспорт безопасности (SDS)	Внешний паспорт безопасности материалов
Родственные соединения
Родственные соединения	фтороводород ; Трифликовая кислота ; Гексафторфосфорная кислота ;
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Фторборная кислота или тетрафторборная кислота (архаично, фторборная кислота ) — неорганическое соединение с упрощенной химической формулой. ЧАС ⁺[ Б Ж ₄ ] ⁻. Тетрафторборная кислота, не содержащая растворителей ( H[BF ₄ ] ) не сообщалось. Термин «фторборная кислота» обычно относится к ряду соединений, включая тетрафторборат гидроксония ( [Н ₃ О] ⁺[БФ ₄ ] ⁻), которые доступны в виде решений. Сольват этилового эфира также коммерчески доступен, где фторборная кислота может быть представлена формулой [H((CH ₃ CH ₂ ) ₂ O) _n ] ⁺[БФ ₄ ] ⁻, где n равно 2.

В основном его производят как предшественник других фторборатных солей. ^{[ 3 ]} Это сильная кислота . Фторборная кислота вызывает коррозию и повреждает кожу. Он доступен коммерчески в виде раствора в воде и других растворителях, таких как диэтиловый эфир . Это сильная кислота со слабокоординирующим неокисляющим сопряженным основанием. ^{[ 2 ]} По своей структуре она похожа на хлорную кислоту , но лишена опасностей, связанных с окислителями .

Структура и производство

Чистый H[BF ₄ ] не описан. То же самое справедливо и для суперкислот, известных по упрощенным формулам H[PF ₆ ] и H[SbF ₆ ] . ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Однако решение BF ₃ в HF очень кислый, имеет приблизительный вид [Ч ₂ Ф] ⁺[БФ ₄ ] ⁻ (тетрафторборат фторония) и функция кислотности Гаммета -16,6 при 7 мол. % BF ₃ , легко квалифицируемый как суперкислота. ^{[ 6 ]} Несмотря на отсутствие растворителей H[BF ₄ ] не выделен, его сольваты хорошо охарактеризованы. Эти соли состоят из протонированного растворителя в качестве катиона, например, Н ₃ О ⁺ и H ₅ O + 2 и тетраэдрический БФ - 4 анион. Анион и катионы имеют прочные водородные связи. ^{[ 7 ]}

Субъединица кристаллической структуры [Н ₃ О] ⁺[БФ ₄ ] ⁻ подчеркивая водородную связь между катионом и анионом

Водные растворы H[BF ₄ ] получают растворением борной кислоты в водном растворе плавиковой кислоты . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Три эквивалента HF реагируют с образованием промежуточного трифторида бора, а четвертый - с образованием фторборной кислоты:

B(OH) ₃ + 4 HF → H ₃ O ⁺ + БФ − 4 + 2 Ч ₂ О

Раствор безводной фторборной кислоты можно приготовить добавлением водной фторборной кислоты к избытку уксусного ангидрида при 0°C, в результате чего образуется раствор фторборной кислоты, уксусной кислоты и остаточного уксусного ангидрида. ^{[ 10 ]}

Кислотность

Кислотность фторборной кислоты осложняется тем фактом, что ее название относится к ряду различных соединений, например [Н(СН ₃ СН ₂ ) ₂ О] ⁺[БФ ₄ ] ⁻ (диметилоксоний тетрафторборат), [Н ₃ О] ⁺[БФ ₄ ] ⁻ (тетрафторборат оксония) и HF·BF ₃ ( аддукт фтороводород - трифторид бора 1:1) – каждый с разной кислотностью. Водное значение p K _a указано как -0,44. ^{[ 3 ]} Титрование [Н((СН ₂ ) ₃ СН ₃ ) ₄ ] ⁺[БФ ₄ ] ⁻ (тетрабутиламмоний тетрафторборат) в ацетонитрила указывает на то, что растворе H[BF ₄ ] , т.е. HF·BF ₃ имеет ap K _a 1,6 в этом растворителе. Таким образом, его кислотность сравнима с кислотностью фторсульфоновой кислоты . ^{[ 2 ]}

Приложения

Фторборная кислота является основным предшественником фторборатных солей, которые обычно получают путем обработки оксидов металлов фторборной кислотой. Неорганические соли являются промежуточными продуктами при производстве огнезащитных материалов и глазурных фритт , а также при электролитическом получении бора . H[BF ₄ ] также используется при травлении алюминия и кислотном травлении.

Органическая химия

[BF ₄ ] используется в качестве катализатора алкилирования полимеризации и H . В реакциях защиты углеводов эфирная фторборная кислота является эффективным и экономичным катализатором реакций трансацетилирования и изопропилидирования. Растворы ацетонитрила расщепляют ацетали и некоторые простые эфиры . Многие реакционноспособные катионы были получены с использованием фторборной кислоты, например тетрафторборат тропилия ( С ₇ Ч ₇⁺[БФ ₄ ] ⁻), тетрафторборат трифенилкарбения ( Ф ₃ С] ⁺[БФ ₄ ] ⁻), тетрафторборат триэтилоксония ( Et ₃ О] ⁺[БФ ₄ ] ⁻) и тетрафторборат бензолдиазония ( [ФН ₂ ] ⁺[БФ ₄ ] ⁻).

Гальваника

Решения H[BF ₄ ] используются при гальванопокрытии олова и оловянных сплавов. В этом применении метансульфоновая кислота заменяет использование H[ _BF4 ] . ^{[ 11 ]} Фторборатную кислоту применяют также для высокоскоростной гальваники меди во фторборатных ваннах. ^{[ 12 ]}

Безопасность

Фторборная кислота токсична и поражает кожу и глаза. Он атакует стекло. ^{[ 3 ]} Он гидролизуется, выделяя едкий летучий фторид водорода . ^{[ 11 ]}

Другие фторборные кислоты

Известен ряд фторборных кислот в водных растворах. Серию можно представить следующим образом: ^{[ 13 ]}

ЧАС ⁺[Б(ОН) ₄ ] ⁻ (тетрагидроксиборат водорода) (не фторборная кислота)
ЧАС ⁺[БФ(ОН) ₃ ] ⁻ (водород фтор(тригидрокси)борат)
ЧАС ⁺[БФ ₂ (ОН) ₂ ] ⁻ (дифтор(дигидрокси)борат водорода)
ЧАС ⁺[БФ ₃ (ОН)] ⁻ (трифтор(гидрокси)борат водорода)
ЧАС ⁺[БФ ₄ ] ⁻ (тетрафторборат водорода)

См. также

Ссылки

^ ИЮПАК . «Номенклатура неорганической химии» . Проверено 8 апреля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Кютт А. и др., «Равновесная кислотность суперкислот», J. Org. хим. 2010, том 76, с. 391-395. два : 10.1021/jo101409p
^ Jump up to: ^а ^б ^с Грегори К. Фристад, Брюс П. Браншо «Тетрафторборная кислота» Электронная энциклопедия реагентов для органического синтеза E-Eros. дои : 10.1002/047084289X.rt035
^ Юхас, Марк; Хоффманн, Стефан; Стоянов Евгений; Ким, Ки-Чан; Рид, Кристофер А. (11 октября 2004 г.). «Самая сильная изолируемая кислота». Angewandte Chemie, международное издание . 43 (40): 5352–5355. дои : 10.1002/anie.200460005 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 15468064 .
^ Рид, Кристофер А. (2005). «Карборановые кислоты. Новые «сильные, но мягкие» кислоты для органической и неорганической химии» (PDF) . хим. Коммун. (13): 1669–1677. дои : 10.1039/B415425H . ISSN 1359-7345 . ПМИД 15791295 .
^ Ола, Джордж А.; Сурья Пракаш, ГК; Соммер, Жан; Мольнар, Арпад (3 февраля 2009 г.). Суперкислотная химия . Ола, Джордж А. (Джордж Эндрю), 1927–2017 гг., Ола, Джордж А. (Джордж Эндрю), 1927–2017 гг. (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси ISBN 9780471596684 . OCLC 191809598 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Моотц, Д.; Стеффен, М. «Кристаллические структуры кислых гидратов и оксониевых солей. XX. Тетрафторбораты оксония H ₃ OBF ₄ , [H ₅ O ₂ ]BF ₄ и [H(CH ₃ OH) ₂ ]BF ₄ », Журнал неорганики и Общая химия 1981, вып. 482, стр. 193-200. два : 10.1002/zaac.19814821124
^ Браттон, Р.Дж.; Вебер, CJ; Гвиберт, ЧР; Литтл, Дж. Л. «Соединения бора». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a04_309 . ISBN 978-3527306732 .
^ Наводнение, DT (1933). «Фторбензол» (PDF) . Органические синтезы . 13:46 ; Сборник томов , т. 2, с. 295 .
^ Вудл, Ф.; Каплан, М.Л., «2,2'-би-1,3-дитиолиден (тетратиафульвален, TTF) и его катион-радикальные соли» Inorg. Синтез. 1979, вып. 19, 27. два : 10.1002/9780470132500.ch7
^ Jump up to: ^а ^б Баладжи, Р.; Пушпаванам, Малати (2003). «Метансульфоновая кислота в гальванических отраслях отделки металлов». Операции МВФ . 81 (5): 154–158. дои : 10.1080/00202967.2003.11871526 . S2CID 91584456 .
^ Бараускас, Ромуальдас «Рон» (1 января 2000 г.). «Меднение» . Металлическая отделка . 98 (1): 234–247. дои : 10.1016/S0026-0576(00)80330-X . ISSN 0026-0576 . Проверено 21 июля 2022 г.
^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .

Дальнейшее чтение

Альберт, Р.; Дакс, К.; Плешко Р.; Штютц, А.Е. (1985). «Тетрафторборная кислота, эффективный катализатор реакций защиты и снятия защиты углеводов». Исследование углеводов . 137 : 282–290. дои : 10.1016/0008-6215(85)85171-5 .
Бандгар, BP; Патил, А.В.; Чаван, ОС (2006). «Фторборная кислота на силикагеле как новый, эффективный и многоразовый катализатор для синтеза 1,5-бензодиазепинов в условиях без растворителей». Журнал молекулярного катализа A: Химический . 256 (1–2): 99–105. doi : 10.1016/j.molcata.2006.04.024 .
Хайнц, РА; Смит, Дж.А.; Салай, PS; Вайсгербер, А.; Данбар, КР (2002). Гомолептические катионы ацетонитрила переходных металлов с анионами тетрафторбората или трифторметансульфоната . Неорганические синтезы. Том. 33. С. 75–83. дои : 10.1002/0471224502 . ISBN 9780471208259 .
Хаускрофт, CE; Шарп, АГ (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. п. 307. ИСБН 978-0-13-039913-7 .
Меллер, А. (1988). «Бор». Гмелин Справочник по неорганической химии . Том. 3. Нью-Йорк: Спрингер-Верлаг. стр. 301–310.
Перри, ДЛ; Филлипс, С.Л. (1995). Справочник неорганических соединений (1-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. п. 1203. ИСБН 9780849386718 .
Вамсер, Калифорния (1948). «Гидролиз фторборной кислоты в водном растворе». Журнал Американского химического общества . 70 (3): 1209–1215. дои : 10.1021/ja01183a101 .
Вильке-Дёрфурт, Э.; Бальц, Г. (1927). «О знании плавиковой кислоты и ее солей». Журнал неорганической и общей химии . 159 (1): 197–225. дои : 10.1002/zaac.19271590118 .

Внешние ссылки

«Фторборная кислота ICSC: 1040» . ИНЧЕМ.

[1] ИЮПАК . «Номенклатура неорганической химии» . Проверено 8 апреля 2021 г.

[Esti-2] Jump up to: ^а ^б ^с Кютт А. и др., «Равновесная кислотность суперкислот», J. Org. хим. 2010, том 76, с. 391-395. два : 10.1021/jo101409p

[eEROS-3] Jump up to: ^а ^б ^с Грегори К. Фристад, Брюс П. Браншо «Тетрафторборная кислота» Электронная энциклопедия реагентов для органического синтеза E-Eros. дои : 10.1002/047084289X.rt035

[4] Юхас, Марк; Хоффманн, Стефан; Стоянов Евгений; Ким, Ки-Чан; Рид, Кристофер А. (11 октября 2004 г.). «Самая сильная изолируемая кислота». Angewandte Chemie, международное издание . 43 (40): 5352–5355. дои : 10.1002/anie.200460005 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 15468064 .

[5] Рид, Кристофер А. (2005). «Карборановые кислоты. Новые «сильные, но мягкие» кислоты для органической и неорганической химии» (PDF) . хим. Коммун. (13): 1669–1677. дои : 10.1039/B415425H . ISSN 1359-7345 . ПМИД 15791295 .

[6] Ола, Джордж А.; Сурья Пракаш, ГК; Соммер, Жан; Мольнар, Арпад (3 февраля 2009 г.). Суперкислотная химия . Ола, Джордж А. (Джордж Эндрю), 1927–2017 гг., Ола, Джордж А. (Джордж Эндрю), 1927–2017 гг. (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси ISBN 9780471596684 . OCLC 191809598 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[7] Моотц, Д.; Стеффен, М. «Кристаллические структуры кислых гидратов и оксониевых солей. XX. Тетрафторбораты оксония H ₃ OBF ₄ , [H ₅ O ₂ ]BF ₄ и [H(CH ₃ OH) ₂ ]BF ₄ », Журнал неорганики и Общая химия 1981, вып. 482, стр. 193-200. два : 10.1002/zaac.19814821124

[8] Браттон, Р.Дж.; Вебер, CJ; Гвиберт, ЧР; Литтл, Дж. Л. «Соединения бора». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a04_309 . ISBN 978-3527306732 .

[9] Наводнение, DT (1933). «Фторбензол» (PDF) . Органические синтезы . 13:46 ; Сборник томов , т. 2, с. 295 .

[10] Вудл, Ф.; Каплан, М.Л., «2,2'-би-1,3-дитиолиден (тетратиафульвален, TTF) и его катион-радикальные соли» Inorg. Синтез. 1979, вып. 19, 27. два : 10.1002/9780470132500.ch7

[electrol-11] Jump up to: ^а ^б Баладжи, Р.; Пушпаванам, Малати (2003). «Метансульфоновая кислота в гальванических отраслях отделки металлов». Операции МВФ . 81 (5): 154–158. дои : 10.1080/00202967.2003.11871526 . S2CID 91584456 .

[12] Бараускас, Ромуальдас «Рон» (1 января 2000 г.). «Меднение» . Металлическая отделка . 98 (1): 234–247. дои : 10.1016/S0026-0576(00)80330-X . ISSN 0026-0576 . Проверено 21 июля 2022 г.

[13] Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]