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.

Фторид брома​(III)​
Общие
Систематическое наименование	Фторид брома ​(III)​
Хим. формула	BrF3
Рац. формула	BrF3
Физические свойства
Молярная масса	136,90 г/моль
Плотность	(тв.) 3,2 г/см3, (жидк.) 2,8 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	8,8 °C
• кипения	125,8 °C
Классификация
Рег. номер CAS	7787-71-5
PubChem	24594
Рег. номер EINECS	232-132-1
SMILES	FBr(F)F
InChI	InChI=1S/BrF3/c2-1(3)4 FQFKTKUFHWNTBN-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	22996
Безопасность
NFPA 704	0 4 3
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

СтроениеПравить

 

Строение молекулы BrF₃

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:

Параметр	Значение
a	534 пм
b	735 пм
c	661 пм

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

Физико-химические свойстваПравить

Дипольный момент молекулы составляет 1.19 Дебая.

Термодинамические величиныПравить

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

РастворимостьПравить

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, SbF₂.

Химические свойстваПравить

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

$\mathsf{B}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{B}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathsf{B}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}$${\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{K}\mathsf{F}\mathsf{+}\mathsf{B}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{K}\mathsf{B}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}$${\mathsf {KF+BrF_{3}\rightarrow KBrF_{4}}}$ 

ПолучениеПравить

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

$\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{B}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}$${\mathsf {Br_{2}+3F_{2}\rightarrow 2BrF_{3}}}$ 

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

$\mathsf{3}\mathsf{B}\mathsf{r}\mathsf{F}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{B}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {3BrF\rightarrow BrF_{3}+Br_{2}}}$ 

ПрименениеПравить

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.
• На основе системы литий/трифторид брома разрабатывается достаточно перспективный источник тока.
• Также трифторид можно использовать для травления кристаллов кремния в газовой фазе, что может успешно применяться для производства различных полупроводниковых приборов.
• Успешно применяется в ядерной промышленности для получения и разделения фторидов урана, а также является перспективным для переработки ядерного топлива:

$\mathsf{2}\mathsf{U}\mathsf{+}\mathsf{5}\mathsf{B}\mathsf{r}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{U}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{B}\mathsf{r}\mathsf{F}\mathsf{+}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}$${\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{M}\mathsf{e}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{K}\mathsf{H}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->{\mathsf{K}}_{\mathsf{3}}\mathsf{M}\mathsf{e}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {MeCl_{3}+3KHF_{2}\rightarrow K_{3}MeF_{6}\downarrow +3HCl}}$ 

ОпасностиПравить

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

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

См. такжеПравить

• Фтор
• Бром
• Фторид брома(I)
• Фторид брома(V)

ЛитератураПравить

• 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.