Bortrichlorid

Bortrichlorid ist eine gasförmige chemische Verbindung aus der Gruppe der Bor-Halogen-Verbindungen bzw. anorganischen Chlorverbindungen.

Gewinnung und Darstellung

Bortrichlorid wird industriell durch direkte Chlorierung von Bortrioxid und Kohlenstoff bei 500 °C gewonnen.

${\mathrm{B}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{B}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{O}$

Diese Synthese ist analog zum Kroll-Prozess.

Alternativ ist auch die Synthese direkt aus Borsäure über den Zwischenschritt von Triphenylborat möglich.

$\mathrm{B}\mathrm{(}{\mathrm{C}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}\mathrm{O}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\to }\mathrm{B}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{(}{\mathrm{C}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}\mathrm{O}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}$

Ebenfalls möglich ist eine Direktsynthese aus den Elementen Bor und Chlor.

Zur Darstellung kleiner Mengen sehr reinen Bortrichlorides im Labor wird die gasförmige Verbindung Bortrifluorid mit wasserfreiem Aluminiumchlorid umgesetzt

$\mathrm{B}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{B}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3$

Alternativ kann ein Gemisch von Kaliumtetrafluoroborat mit Aluminiumchlorid über mehrere Stunden erhitzt werden, um die gasförmige Verbindung zu erzeugen. Diese sollte im Anschluss allerdings zur Aufreinigung einer fraktionierten Destillation unterworfen werden

$\mathrm{K}\mathrm{B}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4+\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{K}\mathrm{F}+\mathrm{B}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3$

Eigenschaften

Bortrichlorid ist ein unbrennbares, farbloses, an feuchter Luft durch Bildung von Chlorwasserstoff-Nebel stark rauchendes Gas.

Bei Kontakt mit Wasser reagiert es heftig unter Bildung von Salzsäure und Borsäure:

$\mathrm{B}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\rightleftharpoons }\mathrm{B}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Der kritische Punkt liegt bei 178,8 °C, 38,7 bar und 0,790 kg/l; der Tripelpunkt bei −107 °C und 0,373 mbar. Bortrichlorid ist eine Lewis-Säure und reagiert leicht mit tertiären Aminen, Phosphinen, Ethern, Thioethern und Halogenid-Ionen. Es besitzt eine spezifische Verdampfungsenthalpie von 203 kJ/kg, spezifische Wärmekapazität von 0,5345 kJ/(kg·K) und eine Wärmeleitfähigkeit von 110·10⁻⁴ W/(m·K) (als Gas bei 25 °C und 1 bar Druck).

Verwendung

Bortrichlorid wird als Katalysator, zur Synthese anderer chemischer Verbindungen (z. B. Borazin), für Chlorierungen, zur Beseitigung von Nitriden, Carbiden und Oxiden aus Schmelzen von Aluminium-, Magnesium-, Zinn- und Kupferlegierungen sowie zur Dotierung von Halbleitern verwendet.