Tricloruro de boro
El tricloruro de boro es el compuesto inorgánico de fórmula BCl3. Este gas incoloro es un reactivo en síntesis orgánica. Es altamente reactivo con el agua.
Producción y estructura
El boro reacciona con los halógenos para dar los trihaluros correspondientes. Sin embargo, el tricloruro de boro se produce industrialmente mediante cloración directa de óxido de boro y carbono a 501 °C.
- B2O3 + 3 C + 3 Cl2 → 2 BCl3 + 3 CO
La reacción carbotérmica es análoga al proceso de Kroll para la conversión de dióxido de titanio en tetracloruro de titanio. En el laboratorio, el BF3 reacciona con AlCl3 para dar BCl3 mediante intercambio de halógeno. BCl3 es una molécula plana trigonal como los otros trihaluros de boro y tiene una longitud de enlace de 175 pm.
Se ha propuesto un grado de enlace π para explicar la corta distancia B-Cl, aunque existe cierto debate sobre su extensión. No dimeriza, aunque los estudios de RMN de mezclas de trihaluros de boro muestran la presencia de haluros mixtos. La ausencia de dimerización contrasta con las tendencias del AlCl3 y GaCl3, que forman dímeros o polímeros con 4 o 6 centros metálicos coordinados.
Reacciones
BCl3 se hidroliza fácilmente para dar ácido clorhídrico y ácido bórico:
- BCl3 + 3 H2O → B(OH)3 + 3 HCl
Los alcoholes se comportan de manera análoga dando los ésteres de borato, p.e. borato de trimetilo.
Como ácido de Lewis fuerte, el BCl3 forma aductos con aminas terciarias, fosfinas, éteres, tioéteres e iones de haluro. La formación de aductos suele ir acompañada de un aumento en la longitud del enlace B-Cl. BCl3•S(CH3)2 (CAS# 5523-19-3) se emplea a menudo como una fuente de BCl de fácil manejo< sub>3 porque este sólido (p.f. 88-90 °C) libera BCl3:
- (CH)3)2S·BCl3 ⇌ (CH)3)2S + BCl3
También son conocidos los cloruros mixtos de arilo y alquilboro. El dicloruro de fenilboro está disponible comercialmente. Estas especies pueden prepararse mediante la reacción de redistribución de BCl3 con reactivos organoestaño:
- 2 BCl3 + R4Sn → 2 RBCl2 + R2SnCl2
Reducción
La reducción de BCl3 a boro elemental se realiza comercialmente en el laboratorio, cuando el tricloruro de boro se puede convertir en tetracloruro de diboro calentándolo con cobre metálico:
- 2 BCl3 + 2 Cu → B2Cl4 + 2 CuCl
B4Cl4 también se puede preparar de esta forma. El tetracloruro de diboro incoloro (p.f. -93 °C) es una molécula plana en el sólido (similar al tetróxido de dinitrógeno, pero en la fase gaseosa la estructura está escalonada. Se descompone (se desproporciona) a temperatura ambiente para dar una serie de monocloruros que tienen la Fórmula general (BCl)n, en la que n puede ser 8, 9, 10 u 11.
- B2Cl4 → BnCln + n BCl3
Se sabe que los compuestos con fórmulas B8Cl8 y B9Cl9 contienen jaulas cerradas. de átomos de boro.
Usos
El tricloruro de boro es un material de partida para la producción de boro elemental. También se utiliza en el refinado de aleaciones de aluminio, magnesio, zinc y cobre para eliminar nitruros, carburos y óxidos del metal fundido. Se ha utilizado como fundente para soldar aleaciones de aluminio, hierro, zinc, tungsteno y monel. Las piezas fundidas de aluminio se pueden mejorar tratando la masa fundida con vapores de tricloruro de boro. En la fabricación de resistencias eléctricas, se puede colocar una película adhesiva de carbono uniforme y duradera sobre una base cerámica utilizando BCl3. Se ha utilizado en el campo de los combustibles de alta energía y propulsores de cohetes como fuente de boro para aumentar el valor de BTU. BCl3 también se utiliza en el grabado por plasma en la fabricación de semiconductores. Este gas ataca los óxidos metálicos mediante la formación de compuestos volátiles BOClx y MxOyClz.
BCl3 se utiliza como reactivo en la síntesis de compuestos orgánicos. Al igual que el bromuro correspondiente, rompe los enlaces C-O en los éteres.
Seguridad
BCl3 es un reactivo agresivo que puede formar cloruro de hidrógeno al exponerse a la humedad o alcoholes. El aducto de sulfuro de dimetilo (BCl3SMe2), que es un sólido, es mucho más seguro de usar, cuando sea posible, pero el H2O destruirá la porción de BCl3 dejando el sulfuro de dimetilo en solución.