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Trichlorure de bore

Le trichlorure de bore est un composé chimique de formule BCl3. C'est un gaz incolore, utilisé comme réactif en chimie organique. C'est un composé très toxique (T+).

Trichlorure de bore
Image illustrative de l’article Trichlorure de bore
Identification
Nom UICPA Trichlorure de bore
No CAS 10294-34-5
No ECHA 100.030.586
No CE 233-658-4
Apparence gaz comprime liquefie, d'odeur acre. gaz incolore ou liquide fumant, d'odeur acre[1].
Propriétés chimiques
Formule BCl3 [Isomères]
Masse molaire[2] 117,17 ± 0,013 g/mol
B 9,23 %, Cl 90,77 %,
Propriétés physiques
T° fusion −107 °C[1]
T° ébullition 12,5 °C[1]
Solubilité dans l'eau : réaction[1]
Masse volumique 1,35 g·cm-3[1]
Point d’éclair ininflammable
Pression de vapeur saturante à 20 °C : 150 kPa[1]
Point critique 38,7 bar, 181,85 °C[3]
Thermochimie
ΔvapH° 23,77 kJ·mol-1 (1 atm, 12,5 °C);

23,1 kJ·mol-1 (1 atm, 25 °C)[4]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation 11,60 ± 0,02 eV (gaz)[5]
Précautions
SGH[6]
SGH04 : Gaz sous pressionSGH05 : CorrosifSGH06 : Toxique
Danger
H300, H314, H330 et EUH014
SIMDUT[7]

Produit non classé
Inhalation Très toxique
Peau provoque des brûlures
Yeux provoque des brûlures
Ingestion Très toxique
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.


Production et propriétés
B2O3 + 3 C + 3 Cl2 → 2 BCl3 + 3 CO.
  • La synthèse est analogue au procédé Kroll pour la conversion du dioxyde de titane en tétrachlorure de titane.
  • Au laboratoire, BF3 réagit avec AlCl3 pour donner BCl3 par échange d'halogènes[8].
  • BCl3 est une molécule plane trigonale comme les autres trihalogénures de bore et a une longueur de liaison de 175 pm.
  • Il a un moment dipolaire zéro à cause de sa symétrie et ainsi les moments dipolaires associés à chacun d'eux s'annulent.
  • Le trichlorure de bore ne forme pas de dimères bien qu'il soit possible qu'il y ait dimérisation à très basse température (−253,15 °C). Les études en résonance magnétique nucléaire de mélanges de trihalogénures de bore montrent la présence d'halogénures mixtes ce qui peut indiquer la possibilité d'un dimère. Cette absence de dimérisation est contraire au comportement des autres halogénures du groupe 13 qui contiennent 4 ou 5 centres de coordination ; par exemple voir AlCl3 et GaCl3. Une orbitale π pourrait expliquer la courte distance B-Cl bien qu'il y ait quelques discussions sur le sujet.
  • BCl3 est un acide de Lewis formant des produits d'addition avec les amines tertiaires, les phosphines, les éthers, les thioéthers, et les ions halogènes[9]. Par exemple, BCl3S(CH3)2 (CAS# 5523-19-3) est souvent employé comme une source de BCl3 parce que ce solide de point de fusion de 88 à 90 °C produit BCl3 :
(CH3)2SBCl3 (CH3)2S + BCl3.
  • Quand le trichlorure de bore est passé à basse pression dans un dispositif qui fournit de charges électriques, il se forme du dichlorure de dibore Cl2B-BCl2 et du tétrachlorure de tétrabore de formule B4Cl4[10].
  • Le tétrachlorure de dibore incolore (pf = −93 °C) a une molécule plane à l'état solide (comme le tétroxyde de diazote). Il se décompose à la température ambiante pour donner une série de monochlorures qui ont la formule générale (BCl)n, où n peut être égal à 8, 9, 10 ou 11.
  • Les aryl- et alkyl- chlorures de bore sont également intéressants. Le dichlorure de phényl-bore est disponible dans le commerce. Cette molécule peut être préparée par la réaction de BCl3 avec des réactifs organo-étain :
2 BCl3 + R4-Sn → 2 R-BCl2 + R2SnCl2.

Usages
  • Produit de départ pour la production de bore élémentaire.
  • Utilisé dans la purification de l'aluminium, le magnésium, le zinc et les alliages de cuivre en nitrites, carbure et oxydes dans les métaux fondus.
  • Fondant en soudure d'alliages d'aluminium, fer, tungstène et monel
  • Amélioration du moulage de l'aluminium en traitant le bain avec des vapeurs de trichlorure de bore..
  • Utilisé dans la fabrication des résistances électriques lors du dépôt d'un film de carbone sur un support de céramique
  • Addition aux combustibles pour les fusées pour augmenter leur valeur énergétique.
  • Utilisation en gravure ionique réactive sur des semi-conducteurs contenant du gallium (en particulier l'arséniure de gallium).
  • Réactif dans la synthèse organique ; comme le bromure correspondant, il rompt les liaisons C-O des éthers[11].

Sécurité

Références
  1. TRICHLORURE DE BORE, Fiches internationales de sécurité chimique
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le )
  4. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-4200-9084-0)
  5. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, Boca Raton, CRC, , 89e éd., 2736 p. (ISBN 978-1-4200-6679-1), p. 10-205
  6. Numéro index 005-002-00-5 dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  7. « Trichlorure de bore » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009
  8. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements, 2nd Edition, Oxford:Butterworth-Heinemann. (ISBN 0-7506-3365-4).
  9. (en) W. Gerrard and M. F. Lappert, « Reactions Of Boron richloride With Organic Compounds », Chemical Reviews, vol. 58,‎ , p. 1081–1111 (DOI 10.1021/cr50024a003)
  10. Wartik, T.; Rosenberg, R.; Fox, W. B. "Diboron tetrachloride" Inorganic Syntheses 1967, volume X, pages 118-126.
  11. Yamamoto, Y.; Miyaura, N. « Boron Trichloride » in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.
  • -Kabalka GW, Wu ZZ, Ju YH (2003). « The use of organoboron chlorides and bromides in organic synthesis ». Journal of Organometallic Chemistry 680: 12-22. doi:10.1016/S0022-328X(03)00209-2
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