M O+ 2HX X 2+ H2O,
H 3BO 3+ 3C3O → B(OC3) 3+ 32O (trimety borat)
4.3.4. Bo trihalogen (BX3: BF3; BCl3; BBr3; BI3)
Bo tạo hợp chất trihalogenua với tất cả các halogen có công thức dạng BX3.
Điều chế:
* Tính chất vật lý:
BF3 và BCl3 là chất khí, BBr3 là chất lỏng dễ bay hơi BI3 là chất rắn.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các bo trihalogenua tăng dần theo điện tích hạt nhân của các halogen
* Cấu trúc:
Xét phân tử BF3, B lai hóa sp2 tạo nên ba obitan lai hóa hướng về ba đỉnh của một tam giác đều. Mỗi obitan lai hóa chứa một electron độc thân và sẽ tạo nên ba liên kết δ với ba obitan 2p của ba nguyên tử F (Hình a) (phân tử BF3 đồng phẳng, B ở trọng tâm và ba nguyên tử F ở đỉnh). Gốc liên kết 0
120
FBF và độ dài của liên kết B – F = 1,29A0.
(a) (b) (c)
Hình 4.4: Cấu tạo của phân tử BF3
Một obitan trống còn lại ở B, vuông góc các obitan lai hóa, tạo liên kết π - cho nhận với một obitan 2p khác có cặp electron tự do của một trong ba nguyên tử F (Hình b). Tạo nên hệ liên kết π không định chỗ, nó làm bền thêm cho trạng thái lai hóa sp2 của B (Hình c). Như vậy, do có bán kính nguyên tử nhỏ và có năng lượng ion hóa lớn nên B không thể nhường electron cho các halogen để tạo nên hợp chất ion mà chỉ đưa electron ra dùng chung với các halogen tạo nên các hợp chất cộng hóa trị.
Ở điều kiện bình thường, bo triflorua là một chất khí không màu và bốc khói mạnh trong không khí. Nó có mùi xốc khó thở, hóa rắn ở -128oC và sôi ở -1010C. Khi tiếp xúc với lượng lớn nước, Bo triflorua bị phân hủy tạo thành axitboric và axit tetrafloboric:
BF3 + 3H2O → H3BO3 + 3HF BF3 + HF → HBF4
Axit Tetrafloroboric, chỉ tồn tại trong dung dịch, là axit rất mạnh, mạnh hơn H2SO4 và HNO3. Muối MBF4 bền hơn axit và đồng hình với MClO4 (M là kim loại kiềm). Khi tương tác với một ít nước, bo triflorua kết hợp với nước tạo thành 2 hidrat BF3.H2O và BF3.2H2O nóng
F F F 1,29A0 F F F B 1200
chảy ở nhiệt độ 10,180C và 6,360C. Ở trạng thái rắn cả 2 hidrat này không ion hóa nhưng ở trạng thái nóng chảy chúng ion hóa một phần:
2(BF3.H2O) → [BF3H3O]+ + [BF3OH]- BF3.2H2O → H3O+ + [BF3OH]-
Ngoài nước, bo triflorua có khả năng kết hợp dể dàng với nhiều chất khác nhau như ion F-, NH3, ete, rượu, amim v.v… tạo thành những sản phẩm kết hợp, trong đó B ở trạng thái lai hóa sp3. Sở dĩ như vậy là do hệ electron π không định chỗ trong phân tử BF3 kém bền. Do đó, khi tương tác với một bazơ lewis thì nó bị phá vỡ.
BF3 + :F- → BF4-
BF3 + NH3 → F3B←NH3
Có thể nói BF3 là một trong những chất có khả năng kết hợp mạnh nhất. Vì có thể kết hợp với nhiều hợp chất hữu cơ, bo triflorua thường được dùng làm chất xúc tác cho một số phản ứng hữu cơ.
4.4. Nhôm