बोरॉन ट्राइफ्लोराइड

बोरॉन ट्राइफ्लोराइड सूत्र BF3 के साथ अकार्बनिक यौगिक है। यह तीक्ष्ण ,रंगहीन और जहरीली गैस है जो शुष्क हवा में सफेद धुएं का निर्माण करती है। यह एक उपयोगी लुईस अम्ल और अन्य बोरॉन यौगिकों के लिए एक बहुमुखी रचना वाला अवरोध है।

संरचना और संबंध
BF3 के एक अणु की ज्यामिति त्रिकोणीय तलीय होती है। इसकी  D3h समरूपता VSEPR सिद्धांत की भविष्यवाणी के अनुरूप है। इसकी उच्च समरूपता के कारण इसके अणु में कोई द्विध्रुव आघूर्ण नहीं होता है। CO3(2-)अणु कार्बोनेट आयन, CO के साथ समइलेक्ट्रॉनिक है।

BF3 को प्रायः  "इलेक्ट्रॉन न्यूनता " के रूप में संदर्भित किया जाता है, एक विवरण जिसे लुईस क्षार के प्रति इसकी ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाशीलता द्वारा प्रबलित किया जाता है।

बोरॉन ट्राई हैलाइड् में, BX3, B-X बंध (1.30 Å) की लंबाई एकल बंध  की अपेक्षा कम है, और यह भंगुरता फ्लोराइड में दृढ़ B-X π-बंधन का संकेत दे सकती है। एक सरल व्याख्या फ्लोरीन परमाणुओं पर समान रूप से उन्मुख तीन P कक्षको के कलाबद्ध संयोजन के साथ बोरॉन परमाणु पर P कक्षक की समरूपता-अनुमत अतिव्यापन का आह्वान करती है। अन्य तथ्य BF3 में बंधों की आयनिक प्रकृति की ओर संकेत करते हैं.



संश्लेषण और प्रबंधन
BF3 हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ बोरॉन ऑक्साइड की अभिक्रिया  से निर्मित होता है।
 * B2O3 + 6 HF → 2 BF3 + 3 H2O

प्रायः HF का उत्पादन सल्फ्यूरिक अम्ल और फ्लोराइट (CaF2) से होता है।. हर वर्ष लगभग 2300-4500 टन बोरॉन ट्राइफ्लोराइड का उत्पादन होता है ।

प्रयोगशाला पैमाने
प्रयोगशाला मापक्रम पर अभिक्रियाओं के लिए, BF3 प्रायः बोरॉन ट्राइफ्लोराइड ईथरेट का उपयोग करके सीटू में उत्पादित होता है, जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध तरल है।

विलायक मुक्त सामग्री के लिए प्रयोगशाला सम्बन्धी मार्ग असंख्य हैं। एक अच्छी तरह से प्रलेखित मार्ग में BF4-: के डायज़ोनियम लवणों का उष्मीय अपघटन सम्मिलित है।

PhN2BF4 → PhF + BF3 + N2
 * वैकल्पिक रूप से यह सोडियम टेट्राफ्लोरोबोरेट, बोरॉन ट्राइऑक्साइड और सल्फ्यूरिक अम्ल की अभिक्रिया से उत्पन्न होता है:
 * 6 NaBF4 + B2O3 + 6 H2SO4 → 8 BF3 + 6 NaHSO4 + 3 H2O

गुण
निर्जल बोरॉन ट्राइफ्लोराइड में -100.3 डिग्री सेल्सियस का क्वथनांक और -12.3 डिग्री सेल्सियस का एक तापमान होता है, जिससे इसे केवल उन तापमानों के बीच प्रशीतित तरल के रूप में संग्रहित किया जा सके। भंडारण या परिवहन जहाजों को आंतरिक दबाव का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, क्योंकि प्रशीतन प्रणाली की विफलता के कारण दाब 49.85 रेखा (4.985 MPa) के महत्वपूर्ण दाब तक बढ़ सकता है।। बोरॉन ट्राइफ्लोराइड संक्षारक है। बोरॉन ट्राइफ्लोराइड के प्रबंधन वाले उपकरणों के लिए उपयुक्त धातुओं में  जंगरोधी स्टील, मोनेल और हास्टेलॉय सम्मिलित हैं। नमी की उपस्थिति में यह जंगरोधी स्टील सहित स्टील को संक्षारित करता है। यह पॉलिएमाइड के साथ अभिक्रिया  करता है। पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन, पॉलीक्लोरोट्रिफ्लोरोएथिलीन, पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड और पॉलीप्रोपाइलीन संतोषजनक  अवरोध दर्शातें हैं। उपकरण में उपयोग किया जाने वाला स्नेह फ्लोरोकार्बन युक्त होना चाहिए, क्योंकि बोरॉन ट्राइफ्लोराइड हाइड्रोकार्बन युक्त यौगिकों के साथ अभिक्रिया करता है।

अभिक्रियाएँ
एल्यूमीनियम और गैलियम ट्राइहैलाइड्स के विपरीत, बोरॉन ट्राइहैलाइड्स सभी एकलकी हैं।ये तीव्र गति से हैलाइड विनिमय अभिक्रियाओं से गुजरते हैं

BF3 + BCl3 → BF2Cl + BCl2F

इस विनिमय प्रक्रिया की सुविधा के कारण मिश्रित हैलाइडों को शुद्ध रूप में प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

बोरॉन ट्राइफ्लोराइड एक बहुमुखी लुईस अम्ल है जो फ्लोराइड और ईथर जैसे लुईस क्षार के साथ संयोजन करता है।


 * CsF + BF3 → CsBF4
 * O(C2H5)2 + BF3 → BF3·O(C2H5)2

टेट्राफ्लोरोबोरेटे लवण प्रायः गैर-समन्वय वाले आयनों के रूप में कार्यरत हैं। डायथाइल ईथर, बोरॉन ट्राइफ्लोराइड डायथाइल ईथेरेट, या बोरॉन ट्राइफ्लोराइड इथेरेट, (BF3·O(Et)2) के साथ अभिवर्तन सरलता से प्रबंधन किया जाने वाला तरल है और इसके परिणामस्वरूप यह BF3 के प्रयोगशाला स्रोत के रूप में व्यापक रूप से पाया जाता है।. डाइमिथाइल सल्फाइड (BF3·S(Me)2) के साथ एक अन्य साधारण अभिवर्त्तन है, जिसे एक स्वच्छ तरल के रूप में नियंत्रित किया जा सकता है।

तुलनात्मक लुईस अम्लता
सभी तीन हल्के बोरॉन ट्राइहैलाइड्, BX3 (X = F, Cl, Br) साधारण लुईस क्षार के साथ स्थिर संयोजन करते हैं। उनके सापेक्ष लुईस अम्लता का मूल्यांकन अभिवर्त्तन -गठन अभिक्रिया के सापेक्ष ऊष्माक्षेपिता के संदर्भ में किया जा सकता है। इस तरह के मापों ने लुईस अम्लता के लिए निम्नलिखित अनुक्रम प्रकट किये है
 * BF3 < BCl3 < BBr3 < BI3( प्रबल लुईस अम्ल )

इस प्रवृत्ति को प्रायः तलीय बोरॉन ट्राइहैलाइड में π-बंध की कोटि के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है जो कि BX3 अणु के पिरामिडीकरण पर विलुप्त हो जाएगा। जो इस प्रवृत्ति का अनुसरण करता है:


 * BF3 > BCl3 > BBr3 < BI3 (सरलता से पिरामिडनुमा)

यद्यपि π-बंध की सापेक्ष शक्ति का मूल्यांकन करने के मानदंड स्पष्ट नहीं हैं। एक सुझाव यह है कि F परमाणु बड़े Cl और Br परमाणुओं की तुलना में सुक्ष्म है, और F के pz में एकल युग्मित इलेक्ट्रॉन सरलता से अवदान किया जाता है और बोरॉन के रिक्त pz कक्षीय को आच्छादित किया जाता है। परिणामस्वरूप F का Pi अवदान Cl या Br की तुलना में अधिक है।

एक वैकल्पिक व्याख्या में, BF3 के लिए दुर्बल लुईस अम्लता को BF3 के अभिवर्तन में बंधन की सापेक्ष दुर्बलता के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।

जल अपघटन
बोरान ट्राइफ्लोराइड बोरिक अम्ल और फ्लोरोबोरिक अम्ल देने के लिए पानी से अभिक्रिया करता है। अभिक्रिया जलीय अभिवर्त्तन, H2O−BF3 के गठन के साथ प्रारम्भ होती है, जो तब HF खो देता है जो बोरॉन ट्राइफ्लोराइड के साथ फ्लोरोबोरिक अम्ल देता है।
 * 4 BF3 + 3 H2O → 3 HBF4 + B(OH)3

संभवतः टेट्राहेड्रल आयनों BCl4- और BBr4-, BCl की कम स्थिरता के कारण भारी ट्राइहैलाइड समान अभिक्रियाओं से नहीं गुजरते हैं फ्लोरोबोरिक अम्ल की उच्च अम्लता के कारण, फ्लोरोबोरेट आयन का उपयोग विशेष रूप से नाभिकरागी उद्धरणों को अलग करने के लिए किया जा सकता है, जैसे डायज़ोनियम आयन, जिसे ठोस के रूप में विभक्त करना कठिन होता है।.

कार्बनिक रसायन
बोरॉन ट्राइफ्लोराइड सबसे महत्वपूर्ण रूप से कार्बनिक संश्लेषण में  प्रायः लुईस अम्ल के रूप में अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया जाता है,। उदाहरणों में सम्मिलित :
 * पॉलीइथर जैसे असंतृप्त यौगिकोंकी बहुलकीकरण अभिक्रियाओं को प्रारम्भ करता है
 * कुछ समावयवीकरण में उत्प्रेरक के रूप में एसाइलीकरण, एल्कलीकरण, एस्टरीकरण, निर्जलीकरण, संघनन, मुकैयामा एल्डोल योग, और अन्य अभिक्रियाए

आला उपयोग
अन्य, बोरॉन ट्राइफ्लोराइड के कम सामान्य उपयोगों में सम्मिलित हैं
 * आयन आरोपण में अपमिश्रक के रूप में उपयोजित
 * एपिटैक्सियल रूप से विकसित सिलिकॉन के लिए P-टाइप अपमिश्रक
 * पृथ्वी के वायुमंडल में विकिरण के स्तर की जाँच करने के लिए आयनीकरण कक्षों और उपकरणों में संवेदनशील न्यूट्रॉन संसूचकों में उपयोग किया जाता है
 * धूमन में
 * झलाई वाले मैग्नीशियम के प्रवाह के रूप में
 * डाइबोरेन तैयार करने के लिए

खोज
बोरॉन ट्राइफ्लोराइड की खोज 1808 में जोसेफ लुइस गे-लुसाक और लुइस जैक्स थेनार्ड द्वारा की गई थी, जो काचकृत बोरिक अम्ल के साथ कैल्शियम फ्लोराइड को मिलाकर "फ्लोरिक अम्ल " (अर्थात  हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल) को अलग करने का प्रयत्न कर रहे थे। परिणामी वाष्प कांच के निक्षारण में विफल रही, इसलिए उन्होंने इसे फ्लूबोरिक गैस नाम दिया।

यह भी देखें

 * अत्यधिक जहरीली गैसों की सूची