Monofluorure de bore
| Monofluorure de bore | |
| Identification | |
|---|---|
| No CAS | |
| No ECHA | 100.033.970 |
| No CE | 237-383-0 |
| SMILES | |
| InChI | |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | BF [Isomères] |
| Masse molaire[1] | 29,809 ± 0,007 g/mol B 36,27 %, F 63,73 %, |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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Le monofluorure de bore est un composé chimique de formule BF, composé d'un atome de bore et un atome de fluor. Il a d'abord été découvert sous sa forme de gaz instable et, en 2009, des chercheurs ont découvert qu'il peut être un ligand stable dans des complexes avec les métaux de transition, tout comme le monoxyde de carbone. Ce composé est isoélectronique avec le monoxyde de carbone et le diazote, chaque molécule ayant quatorze électrons[2].
Structure
[modifier | modifier le code]Expérimentalement, il a été mesuré que la liaison B—F est longue de 1,262 67 Å[3],[4],[5]. La longueur théorique de cette liaison est de 1.4[6].
BF est un composé atypique car son moment dipolaire est inversé par rapport à celui attendu pour une liaison impliquant l'élément fluor : celui-ci possède une charge positive alors que c'est le plus électronégatifdes éléments. Cela s'explique par la densité électronique des orbitales 2s et 2p du bore. Le transfert d'électrons π de l'atome de fluor n'est pas responsable de cette polarisation[7].
Préparation
[modifier | modifier le code]Le monofluorure de bore peut être préparé en faisant passer du trifluorure de bore gazeux sur une barre en bore à 2 000 °C. Il peut être condensé à la température de liquéfaction de l'azote liquide (−196 °C)[8].
Propriétés
[modifier | modifier le code]Les deux atomes du monofluorure de bore ont une énergie de dissociation de 7,8 eV et une énergie de formation de −27.5±3 kcal/mole[2],[9] ce qui correspond à 760 kJ/mol[3]. Le premier potentiel d'ionisation vaut 11.115 eV[3]. Le nombre d'onde correspondant à la vibration de la liaison est σ = 1765 cm−1[3].
Réactions
[modifier | modifier le code]Le monofluorure de bore peut réagir sur lui-même pour former des polymères contenant entre 10 et 14 atomes de bore et du fluor. Il réagit également avec le trifluorure de bore pour former B2F4. Ce dernier réagit alors avec BF pour former B3F5, instable au-dessus de −50 °C. Ce dernier se transforme en B8F12 qui est une huile jaune[8].
Le monofluorure de bore réagit avec les composés acétyléniques pour former des molécules contenant le fragment 1,4-diboracyclohexadiene. Il peut, par exemple, se condenser avec le but-2-yne pour former le 1,4-difluoro-2,3,5,6-tétraméthyl-1,4-diboracyclohexadiène. Il réagit également avec l'acétylène pour former le 1,4-difluoro-1,4-diboracyclohexadiène[8].
D'autres composés insaturés réagissent également avec BF, comme le propène qui forme un mélange de composés cycliques et non-cycliques contenant les fragments BF ou BF2[3].
Le monofluorure de bore réagit difficilement avec C2F4 ou SiF4[3]. Cependant, il peut réagir avec le trihydrure d'arsenic, le monoxyde de carbone, le trifluorure de phosphore, la phosphine et le trichlorure de phosphore pour former des adduits comme (BF2)3B•AsH3, (BF2)3B•CO, (BF2)3B•PF3, (BF2)3B•PH3 and (BF2)3B•PCl3[3].
Ligand
[modifier | modifier le code]Le premier complexe constitué d'un métal de transition et d'un ligand BF fut isolé en 2009 : il s'agit de (C5H5)2Ru2(CO)4(μ-BF)[10]. Le ligand BF était lié aux deux atomes de ruthénium pour former un pont[11].
Vidovic et Aldridge ont fait réagir NaRu(CO)2(C5H5) avec (Et2O)·BF3[12]. Il faut noter que BF a été formé in situ plutôt quintroduit dans le milieu réactionnel.
Auparavant, en 1968, K. Kämpfer, H. Nöth, W. Petz, and G. Schmid ont prétendu que Fe(BF)(CO)4 était formé lors de la réaction de B2F4 avec Fe(CO)5. Cependant, ce résultat n'a jamais pu être reproduit[12].
En faisant réagir B2F4 avec PF3 en présence de fer, une substance de formule (PF3)FeBF a été obtenue[3]. Le hafnium, le thorium, le titane et le zirconium peuvent former également un difluorure avec un ligand BF à basse température (6K). Cela se produit lors de la réaction du métal avec du BF3[3].
Le monofluorure de bore est isoélectrique du monoxyde de carbone CO ; il pourrait donc réagir de manière similaire pour former des analogue des métaux carbonyles. Par des calculs théoriques, il a été prédit que BF pourrait ponter 2 ou 3 atomes de métal (μ2 et μ3)[13]. Travailler avec BF en tant que ligand est difficile à cause de l'instabilité de ce ligand[14].
Notes et références
[modifier | modifier le code]- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) Donald L. Hildenbrand et Edmond Murad, « Dissociation Energy of Boron Monofluoride from Mass-Spectrometric Studies », The Journal of Chemical Physics, vol. 43, no 4, , p. 1400 (DOI 10.1063/1.1696932, Bibcode 1965JChPh..43.1400H)
- (en) Dragoslav Vidovic et Simon Aldridge, « Coordination chemistry of group 13 monohalides », Chemical Science, vol. 2, no 4, , p. 601 (DOI 10.1039/C0SC00508H)
- (en) R. K. Nesbet, « Electronic Structure of N2, CO, and BF », The Journal of Chemical Physics, vol. 40, no 12, , p. 3619 (DOI 10.1063/1.1725063, Bibcode 1964JChPh..40.3619N)
- (en) Cazzoli, G.; Cludi, L.; Degli Esposti, C.; Dore, L., « The millimeter and submillimeter-wave spectrum of boron monofluoride: Equilibrium structure », Journal of Molecular Spectroscopy, vol. 134, no 1, , p. 159–167 (ISSN 0022-2852, DOI 10.1016/0022-2852(89)90138-0, Bibcode 1989JMoSp.134..159C)
- (en) Martinie, R. J.; Bultema, J. J.; van der Wal, M. N.; Burkhart, B. J.; van der Griend, D. A.; de Kock, R. L., « Bond Order and Chemical Properties of BF, CO, and N2 », Journal of Chemical Education, vol. 88, no 8, , p. 1094–1097 (DOI 10.1021/ed100758t)
- (en) Felipe Fantuzzi, Thiago Messias Cardozo et Marco Antonio Chaer Nascimento, « Nature of the Chemical Bond and Origin of the Inverted Dipole Moment in Boron Fluoride: A Generalized Valence Bond Approach », The Journal of Physical Chemistry A, vol. 119, no 21, , p. 5335–5343 (DOI 10.1021/jp510085r)
- (en) Timms, P. L., Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, (ISBN 0-12-023614-1, lire en ligne), « Low Temperature Condensation », p. 143
- (en) Leroy Eyring, Advances in High Temperature Chemistry volume 1, Academic Press, (lire en ligne), p. 70
- (en) Dragoslav Vidovic et Simon Aldridge, « Coordination and Activation of the BF Molecule », Angewandte Chemie, vol. 121, no 20, , p. 3723–3726 (DOI 10.1002/ange.200901022)
- (en) Xu, L.; Li, Q.; Xie, Y.; King , R. B.; Schaefer, H. F., « Prospects for Making Organometallic Compounds with BF Ligands: Fluoroborylene Iron Carbonyls », Inorganic Chemistry, vol. 49, no 3, , p. 1046–1055 (PMID 20041690, DOI 10.1021/ic901964f)
- (en) Xu, L.; Li, Q.-S.; Xie, Y.; King, R. B.; Schaefer, H. F. III, « Binuclear fluoroborylene manganese carbonyls », Inorganica Chimica Acta, vol. 363, no 13, , p. 3538–3549 (DOI 10.1016/j.ica.2010.07.013)
- (en) Liancai Xu, Qian-shu Li, Yaoming Xie, R. Bruce King et Henry F. Schaefer, « Major Difference between the Isoelectronic Fluoroborylene and Carbonyl Ligands: Triply Bridging Fluoroborylene Ligands in Fe3(BF)3(CO)9 Isoelectronic with Fe3(CO)12 », Inorganic Chemistry, vol. 49, no 6, , p. 2996–3001 (DOI 10.1021/ic902511m)
- (en) Liancai Xu, Qian-shu Li et R. Bruce King, « Fluoroborylene ligands in binuclear ruthenium carbonyls: Comparison with their iron analogues », Polyhedron, vol. 38, no 1, , p. 44–49 (DOI 10.1016/j.poly.2012.02.003)
