三氟化硼

更新时间:2022-06-25

三氟化硼英文名称为Boron trifluoride。又称之为氟化硼。CAS号7637-07-2,分子量67.81。为无机化合物,无色气体,有窒息性,在空气中遇湿气立即水解。分解时生成剧毒的氟化物烟雾。氟硼酸根离子是非配位阴离子,且实验室中常以液态的三氟化硼乙醚合物作为三氟化硼的来源。可以由三氧化二硼硼酸盐氟化氢反应制备。用于制造火箭的高能燃料。

基本信息

中文名三氟化硼
外文名Boron trifluoride
别名氟化硼
化学式BF3
熔点-126℃
密度相对密度(空气=1 20℃,101.325kpa):2.380
水溶性溶于冷水。
沸点--100.3℃
EINECS号237-383-0
分子量67.8062 g·mol−1
危险品运输编号UN 1008
警示术语R:14-26-35
安全术语S:1/2-9-26-28-36/37/39-45
主要危害有毒,有腐蚀性
CAS号7637-07-2

分子结构

三氟化硼(BF3)是硼的氟化物。由于硼是缺电子结构,三氟化硼形成一个4中心6电子的大π键,6个电子分别由3个氟原子提供,3个氟原子各提供1个全充满的2p轨道,与硼原子的空p轨道肩并肩,形成大π键。B原子以sp2杂化轨道成键,分子为平面正三角形分子

物理性质

外观与性状:无色气体,有窒息性,在潮湿空气中可产生浓密白烟。

饱和蒸气压(kPa):1013.25(-58℃)

临界温度(℃): -12.26

临界压力(MPa): 4.98

溶解性:溶于冷水。

化学性质

1、在热水中水解,呈酸性,对玻璃有腐蚀作用。

三氟化硼与水反应生成硼酸氟硼酸。反应一开始生成与水的加合物H2O-BF3,然后失HF

4BF3+3H2O→3HBF4+B(OH)3

2、可与金属钠、钾、钙、铝、钛、锆及其氧化物起剧烈反应,易与乙醚形成稳定的络合物。

BF3是缺电子化合物,又接受孤对电子的能力,表现出路易斯酸的性质,与路易斯碱行成加合物。主要反应:

三氟化硼是有机合成中常用的路易斯酸,其机理可能是因为生成了离子型中间产物。

在傅-克烷基化反应中:

RX + BF3 ⇌ R+ + BF3X−

R+ + C6H6 ⇌ C6H5R + H+

在傅-克酰基化反应中:

RCOOCH3 + BF3 → RCOOCH3•BF3

RCOOCH3•BF3 ⇌ RCO+ + CH3OBF3−

RCO+ + C6H6 → C6H5COR + H+

H+ + CH3OBF3− ⇌ CH3OH•BF3

醇失水成醚时:

ROH + BF3 → ROH•BF3 ⇌ H+ + ROBF3−

H+ + ROH ⇌ ROH2+

ROH2+ + BF3 ⇌ R+ + H2O•BF3

R+  + ROH → R2O + H+

酯化反应中:

H+ + RCOOH ⇌ RCOOH2+

RCOOH2+ + BF3 ⇌ RCO+ + H2O

RCO+ + R'OH → RCOOR' + H+

在芳烃硝化和磺化反应中:

HONO2 + BF3 ⇌ NO2+ + HOBF3−

HOSO3H + BF3 ⇌ SO3H+ + HOBF3−

NO2+ + C6H6 → C6H5NO2 + H+

SO3H+ + C6H6 → C6H5SO3H + H+

实际情况中,很有可能以上的离子型中间体以离子对或络合物的形式出现。

制备方法

传统的生产方法是以硼砂、萤石在硫酸存在下反应制得。此法收率低,且有四氟化硅杂质。

CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF

B2O3+6HF → 2BF3+3H2O

20世纪80年代工业上多用氟硼酸盐硼酐和硫酸一起加热,生成的气体经净化后进入收集器,深冷后再分馏即得产品。

Na2B4O7+12HF→Na2O(BF3)4+6H2O

Na2O(BF3)4+2H2SO4→4BF3+2NaHSO4+H2O

实验室中,BF3可由氟硼酸重氮盐分解制得:

PhN2BF4→PhF+BF3+N2。

主要应用

1、常用作缩合、离子聚合、异构化等反应的催化剂,还是制备四氟硼酸盐的原料

2、用于半导体器件和集成电路生产的离子注入和掺杂。

3、主要用作有机反应催化剂,如酯化、烷基化、聚合、异构化、磺化、硝化等。

4. 铸镁及合金时的防氧化剂。

5、制备卤化硼、元素硼、硼烷硼氢化钠等的主要原料。

5、电子工业等。

应急处理

1、泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即隔离150米,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能,将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。

2、防护措施

呼吸系统防护:正常工作情况下,佩带过滤式防毒面具(全面罩)。高浓度环境中,必须佩戴空气呼吸器氧气呼吸器

眼睛防护:呼吸系统防护中已作防护。

身体防护:穿带面罩式胶布防毒衣。

手防护:戴橡胶手套。

其它:工作现场严禁吸烟、进食和饮水。工作毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监护。

3、急救措施

皮肤接触:立即脱去被污染的衣着,用大量流动清水冲洗。就医。

眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

灭火方法:本品不燃。消防人员必须穿戴全身防火防毒服。切断气源。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:干粉、二氧化碳

注意事项

侵入途径:吸入。

健康危害:急性中毒:主要症状有干咳、气急、胸闷、胸部紧迫感;部分患者出现恶心、食欲减退、流涎;吸入量多时,有震颤及抽搐,亦可引起肺炎。皮肤接触可致灼伤。

急性毒性:LC501180mg/m3,4小时(大鼠吸入)

亚急性和慢性毒性:动物亚急性和慢性毒性实验,主要引起呼吸道刺激、肺炎及肾小管变性;尿氟含量增加;可发生氟斑牙

危险特性:化学反应活性很高,遇水发生爆炸性分解。与铜及其合金有可能生成具有爆炸性的氯乙炔。暴露在空气中遇潮气时迅速水解成氟硼酸与硼酸,产生白色烟雾。腐蚀性很强,冷时也能腐蚀玻璃。

燃烧(分解)产物:氟化氢、氧化硼

禁配物:水、胺类、醇类、碱类。

废弃处置方法:根据国家和地方有关法规的要求处置。或与厂商或制造商联系,确定处置方法。

运输注意事项:采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。严禁与醇类、碱类、食用化学品等混装混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。公路运输时要按规定路线行驶,禁止在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。

安全术语

S16:远离火源。(Keep away from sources of ignition.)

S26:不慎与眼睛接触后,请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。(In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.)

S36/37/39:穿戴适当的防护服、手套和护目镜或面具。(Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.)

S45:若发生事故或感不适,立即就医(可能的话,出示其标签)。(In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the label whenever possible.)

风险术语

R11:高度易燃。(Highly flammable.)

R14:遇水反应剧烈。(Reacts violently with water.)

R26:吸入有极高毒性。(Very toxic by inhalation.)

R35:引起严重灼伤(Causes severe burns.)

法规信息

化学危险物品安全管理条例(1987年2月17日国务院发布),化学危险物品安全管理条例实施细则(化劳发[1992] 677号),工作场所安全使用化学品规定([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志(GB 13690-92)将该物质划为第2.3 类有毒气体;剧毒物品分级、分类与品名编号(GA 57-93)中,该物质的液化或压缩品被划为第三类 B级无机剧毒品。


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