Kyselina tetrafluorboritá

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Kyselina tetrafluorboritá
Strukturní vzorec

Strukturní vzorec

Obecné
Systematický název kyselina tetrafluorboritá
Sumární vzorec HBF4
Vzhled bezbarvá kapalina[1]
Identifikace
Registrační číslo CAS
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP) 240-898-3
PubChem
SMILES F[B-](F)(F)[FH+]
Vlastnosti
Molární hmotnost 87,81 g/mol
Teplota tání -90 °C (183 K)
Teplota varu 130 °C (403 K)[1] (rozklad)
Hustota 1,8 g/cm3[1]
Index lomu 1,3284 (20% vodný roztok, 20 °C)[1]
Disociační konstanta pKa -4,9[1]
Rozpustnost ve vodě dobře rozpustná[1]
Rozpustnost v polárních
rozpouštědlech
rozpustná v ethanolu[1]
Rozpustnost v nepolárních
rozpouštědlech
rozpustná v diethyletheru
Bezpečnost
GHS05 – korozivní a žíravé látky
GHS05
[1]
H-věty H314[1]
P-věty P260 P264 P280 P301+330+331 P303+361+353 P304+340 P305+351+338 P310 P363 P405 P501[1]
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Kyselina tetrafluorboritá je anorganická sloučenina, kyselina se vzorcem [H+][BF4], kde H+ je solvatovaný proton; rozpouštědlem může být téměř jakákoliv Lewisova zásada – například ve vodě se vyskytuje jako tetrafluorboritan oxonia, H3OBF4 (i když proton je obvykle solvatován několika molekulami vody a skutečná struktura odpovídá vzorci [H(H2O)n+][BF4]). Je komečně dostupná o jako roztok v diethyletheru se strukturou [H(Et2O)n+][BF4], kde n je nejčastěji 2. Na rozdíl od ostatních silných kyselin, jako jsou H2SO4 a HClO4, není známa ve zcela nesolvatované formě.

Tato kyselina se nejčastěji používá na přípravu tetrafluorboritanových solí.[2] Je žíravá a poškozuje kůži. Je dostupná jako roztok ve vodě nebo jiném rozpouštědle, jako je diethylether. Jedná se o silnou kyselinu se slabě koordinující neoxidující konjugovanou zásadou[3], strukturně podobnou kyselině chloristé.

Struktura a výroba[editovat | editovat zdroj]

Čistou HBF4 nelze připravit, protože by u ní došlo k odštěpení fluoridové skupiny protonem za vzniku fluorovodíku a fluoridu boritého

[H+][BF4] → HF + BF3 (Podobný rozklad se objevuje u superkyselin HPF6 a HSbF6).[4][5]

Roztok BF3 v HF je silně kyselý, při struktuře odpovídající vzorci [H2F+][BF4] má Hammetovu funkci přibližně –16,6 při 7 molárních procentech BF3, čímž splňuje definici superkyseliny.[6]

I když nebyla nikdy získána čistá HBF4, tak byly popsány roztoky, ve kterých se nachází v solvatované formě. V těchto roztocích se nacházejí kationty tvořené protonovanými molekulami rozpouštědla, například H3O+ a H5O +
2
 , a anionty BF -
4
 . Anionty a kationty na sebe působí silnými vodíkovými vazbami.[7]

Podjednotka krystalové struktury H3OBF4 se zvýrazněním vodíkových vazeb mezi kationtem a aniontem

Vodné roztoky HBF4 se připravují rozpouštěním kyseliny borité ve vodných roztocích kyseliny fluorovodíkové; přitom tři ekvivalenty HF reagují za vzniku fluoridu boritého, který se následně slučuje se čtvrtým ekvivalentem za vzniku tetrafluorboritanového kationtu.

B(OH)3 + 4 HF → H3O+ + BF 
4
  + 2 H2O

Bezvodé roztoky se připravují z vodných roztoků a acetanhydridu.[8]

Kyselost[editovat | editovat zdroj]

Určení kyselosti kyseliny tetrafluorborité je komplikováno skutečností, že kyselina vytváří různé struktury – H(OEt2)+BF 
4
 , H3O+BF 
4
  a HF.BF3, přičemž kyselost každé z nich je jiná. Hodnota pKa ve vodném roztoku je −0.44.[2] Titrací roztoku NBu +
4
 BF 
4
  v acetonitrilu vychází pKa 1,6; kyselina tetrafluorboritá je tedy podobně silná jako kyselina fluorsírová.[3]

Použití[editovat | editovat zdroj]

Kyselina tetrafluorboritá se používá na přípravu tetrafluorboritanů, obvykle reakcemi s oxidy kovů. Vzniklé soli slouží jako meziprodukty při výrobě zpomalovačů hoření a při elektrolytické výrobě boru.

Organická chemie[editovat | editovat zdroj]

HBF4 slouží jako katalyzátor alkylačních a polymerizačních reakcí. Roztok kyseliny tetrafluorborité v diethyletheru se používá ke katalýze transacetalací a isopropylidenací při navazování chránicích skupin na sacharidy. Acetalové i některé etherové skupiny lze odstranit acetonitrilem.

Z kyseliny borité lze připravit řadu reaktivních kationtů, jako jsou tetrafluorboritan tropylia (C7H +
7
 BF 
4
 ), trifenylmethyltetrafluoroborát (Ph3C+BF 
4
 ), triethyloxoniumtetrafluorborát (Et3O+BF 
4
 ) a benzendiazoniumtetrafluorborát (PHN +
2
 BF 
4
 ).

Galvanické pokovování[editovat | editovat zdroj]

Roztoky HBF4 se používají při galvanickém pokovování cínu a jeho slitin, kdy lze také použít kyselinu methansulfonovou.[9]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Související článek[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Fluoroboric acid na anglické Wikipedii.

  1. a b c d e f g h i j https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/28118
  2. a b Gregory K. Friestad, Bruce P. Branchaud "Tetrafluoroboric Acid" E-Eros Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. DOI:10.1002/047084289X.rt035
  3. a b Kütt, A., et al., "Equilibrium Acidities of Superacids", J. Org. Chem. 2010, volume 76, pp. 391-395. DOI:10.1021/jo101409p
  4. Mark Juhasz; Stephan Hoffmann; Evgenii Stoyanov; Kee-Chan Kim; Christopher A. Reed. The Strongest Isolable Acid. Angewandte Chemie International Edition. 2004-10-11, s. 5352-5355. ISSN 1433-7851. DOI:10.1126/science.287.5460.2007. PMID 15468064. 
  5. Christopher A. Reed. Carborane acids. New "strong yet gentle" acids for organic and inorganic chemistry. Chemical Communications. 2005, s. 1669-1677. Dostupné online. ISSN 1359-7345. DOI:10.1039/B415425H. PMID 1579-1275. 
  6. George Andrew Olah; G. K. Surya Prakash; Jean Sommer; Arpad Molnar. Superacid chemistry. Hoboken: [s.n.], 2009-02-03. ISBN 9780471596684. 
  7. Mootz, D.; Steffen, M. "Crystal structures of acid hydrates and oxonium salts. XX. Oxonium tetrafluoroborates H3OBF4, [H5O2]BF4, and [H(CH3OH)2]BF4", Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie 1981, vol. 482, pp. 193-200. DOI:10.1002/zaac.19814821124
  8. Wudl, F.; Kaplan, M. L., "2,2′-Bi-L,3-Dithiolylidene (Tetrathiafulvalene, TTF) and its Radical Cation Salts" Inorg. Synth. 1979, vol. 19, 27. DOI:10.1002/9780470132500.ch7
  9. R. Balaji; Malathy Pushpavanam. Methanesulphonic acid in electroplating related metal finishing industries. Transactions of the Imf. 2003, s. 154-158. DOI:10.1080/00202967.2003.11871526.