Фторид брома(III)

Фтори́д бро́ма(III) (трифтори́д бро́ма, трёхфто́ристый бром) BrF₃ — соединение брома с фтором, представляющее собой при комнатной температуре подвижную бесцветную жидкость, иногда окрашенную желтовато-серым или соломенным цветом (за счёт разложения вещества с образованием бурого брома), дымящую на воздухе. Обладает сильным раздражающим запахом. В больших концентрациях ядовит.

Строение

Гибридизация атома брома в молекуле sp³d, а строение молекулы полностью аналогичное строению молекулы трифторида хлора, то есть Т-образное, с одной длинной связью и двумя более короткими.

Для трифторида брома также изучена кристаллическая решётка. Кристаллическая ячейча — орторомбическая. Параметры ячейки:^[1]

Параметр	Значение
a	534 пм
b	735 пм
c	661 пм

Предположительно, в узлах кристаллической решётки находятся ионы [BrF₂]⁺ и [BrF₄]⁻.

Физико-химические свойства

Дипольный момент молекулы составляет 1.19 Дебая.

Термодинамические величины

Свойство	Значение
Стандартная энтальпия образования (в жидкой фазе)	−300,8 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования (в газовой фазе)	−255,6 кДж/моль
Энтропия образования (в жидкой фазе)	178,2 Дж/(моль·К)
Энтропия образования (в газовой фазе)	292,5 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (в жидкой фазе)	124,6 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (в газовой фазе)	66,6 Дж/(моль·К)
Энтальпия плавления	12,03 кДж/моль
Энтальпия кипения	42,68 кДж/моль^[2]

Растворимость

Растворитель	Значение
Жидкий бром	Не смешивается
Вода	Реагирует
Серная кислота	Растворим
Фтороводород	Неограничено смешиваются (при температуре выше 292К).

Хорошо растворяет фториды некоторых металлов, например NaF, KF, AgF, SnF₂, BaF₂, SbF<sub>2</sub>.

Химические свойства

Воспламеняет многие органические соединения (в частности, бумагу и древесину).
В жидком состоянии подвергается автоионизации по следующей схеме:

{\mathsf {BrF_{3}\rightleftarrows BrF_{2}^{+}+BrF_{4}^{-}}}

Многие фториды металлов при растворении образуют двойные соединения, которые в большинстве своём устойчивы к нагреванию, и теряют BrF₃ лишь при температурах выше 200 °C. Например при растворении в трифториде брома фторида калия выделяется следующее соединение:

{\mathsf {KF+BrF_{3}\rightarrow KBrF_{4}}}

Получение

Трифторид брома можно получить из простых веществ при комнатной температуре (20 °C)

{\mathsf {Br_{2}+3F_{2}\rightarrow 2BrF_{3}}}

Также, трифторид брома является продуктом диспропорционирования монофторида брома. При этом также образуется свободный бром:

{\mathsf {3BrF\rightarrow BrF_{3}+Br_{2}}}

^[3]

Применение

BrF₃ нашел достаточно большой спектр различных вариантов применения. Вот некоторые из них:

Трифторид брома — очень хороший фторирующий агент. Он используется во всевозможных органических синтезах. Например, в реакции с сукциннитрилом (NCCH₂CH₂CN) образуется 1,1,1,4,4,4-гексафторбутан, который сложно получить, если использовать другие фторирующие агенты.^[4]
На основе системы литий/трифторид брома разрабатывается достаточно перспективный источник тока.^[5]
Также трифторид можно использовать для травления кристаллов кремния в газовой фазе, что может успешно применяться для производства различных полупроводниковых приборов.^[6]
Успешно применяется в ядерной промышленности для получения и разделения фторидов урана, а также является перспективным для переработки ядерного топлива:

{\mathsf {2U+5BrF_{3}\rightarrow 2UF_{6}+3BrF+Br_{2}}}

Применяется в нефтегазодобывающей промышленности — рабочее вещество в химических резаках для аварийной обрезки и извлечения буровой колонны из скважин.

Для некоторых синтезов, трифторид брома выступает одновременно в роли растворителя, фторирующего агента и окислителя. Например, реакция с трихлоридами металлов, в которой образуются соли фторпроизводных кислот:

{\mathsf {MeCl_{3}+3KHF_{2}\rightarrow K_{3}MeF_{6}\downarrow +3HCl}}

Опасности

Трифторид брома является достаточно опасным веществом. Среди опасностей связанных с применением этого вещества можно выделить следующие:^[7]:

Вероятность взрыва от удара, трения или искры.
Токсичен для вдыхания и попадания внутрь организма.
Оставляет серьёзные плохозаживающие ожоги при попадании на кожу.

Примечания

↑ X-Ray investigation of the structure of liquid Bremine Trifluoride. V.N. Mitkin, G.S. Yurev, S.V. Zemskov, V.I. Kazakova. Journal of Structural Chemistry Volume 28, Number 1, 1987. (недоступная ссылка)
↑ Рабинович В. А., Хавин З. Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977
↑ Simons JH (1950). «Bromine (III) Fluoride — Bromine Trifluoride». Inorganic Synthesis 3: 184—186
↑ Max T. Baker, Jan A. Ruzicka, John H. Tinker. Journal of Fluorine Chemistry Volume 94, Issue 2, Pages 123—126 (недоступная ссылка)
↑ Патент США № 5188913
↑ Патент США № 6436229
↑ Данные о опасности соединения (неопр.). Дата обращения: 4 сентября 2008. Архивировано 28 апреля 2008 года.

См. также

Литература

Джолли У. И. Синтезы неорганических соединений. М: Мир, 440 с. — 1967 г.
Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2 томах. М: Химия, 1973 г.

Соединения брома

Эта страница в последний раз была отредактирована 7 марта 2024 в 08:31.

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.

Из Википедии — свободной энциклопедии

Содержание