Фторид брома III

Фторид брома III (трифторид брома, трёхфтористый бром) BrF₃ — соединение брома с фтором, представляющее собой при комнатной температуре подвижную бесцветную жидкость, иногда окрашенную желтовато-серым или соломенным цветом (за счёт разложения вещества с образованием бурого брома), дымящую на воздухе. Обладает сильным раздражающим запахом. В больших концентрациях ядовит.

Строение

Строение молекулы BrF₃

Гибридизация атома брома в молекуле sp³d, а строение молекулы полностью аналогичное строению молекулы трифторида хлора, то есть Т-образное, с одной длинной связью и двумя более короткими.

Для трифторида брома также изучена кристаллическая решётка. Кристаллическая ячейча — орторомбическая. Параметры ячейки:

Предположительно, в узлах кристаллической решётки находятся ионы [BrF₂]⁺ и [BrF₄]⁻.

Физико-химические свойства

Дипольный момент молекулы составляет 1.19 Дебая.

Термодинамические величины

Растворимость

Хорошо растворяет фториды некоторых металлов, например NaF, KF, AgF, SnF₂, BaF₂, SbF₂.

Химические свойства

• Воспламеняет многие органические соединения (в частности, бумагу и древесину).
• В жидком состоянии подвергается автоионизации по следующей схеме:

 BrF₃ ⇄ BrF₂⁺ + BrF₄⁻

• Многие фториды металлов при растворении образуют двойные соединения, которые в большинстве своём устойчивы к нагреванию, и теряют BrF₃ лишь при температурах выше 200 °C. Например при растворении в трифториде брома фторида калия выделяется следующее соединение:

 KF + BrF₃ → KBrF₄

Получение

• Трифторид брома можно получить из простых веществ при комнатной температуре (20 °C)

 Br₂ + 3 F₂ → 2 BrF₃

• Также, трифторид брома является продуктом диспропорционирования монофторида брома. При этом также образуется свободный бром:

 3 BrF → BrF₃ + Br₂

Применение

BrF₃ нашел достаточно большой спектр различных вариантов применения. Вот некоторые из них:

• Трифторид брома — очень хороший фторирующий агент. Он используется во всевозможных органических синтезах. Например, в реакции с сукциннитрилом (NCCH₂CH₂CN) образуется 1,1,1,4,4,4-гексафторбутан, который сложно получить, если использовать другие фторирующие агенты.
• На основе системы литий/трифторид брома разрабатывается достаточно перспективный источник тока.
• Также трифторид можно использовать для травления кристаллов кремния в газовой фазе, что может успешно применяться для производства различных полупроводниковых приборов.
• Успешно применяется в ядерной промышленности для получения и разделения фторидов урана, а также является перспективным для переработки ядерного топлива:

 2 U + 5 BrF₃ → 2 UF₆ + 3 BrF + Br₂

• Применяется в нефтегазодобывающей промышленности — рабочее вещество в химических резаках для аварийной обрезки и извлечения буровой колонны из скважин.
• Для некоторых синтезов, трифторид брома выступает одновременно в роли растворителя, фторирующего агента и окислителя. Например, реакция с трихлоридами металлов, в которой образуются соли фторпроизводных кислот:

 MeCl₃ + 3 KHF₂ → K₃MeF₆ ↓ + 3 HCl

Опасности

Трифторид брома является достаточно опасным веществом. Среди опасностей связанных с применением этого вещества можно выделить следующие:

• Вероятность взрыва от удара, трения или искры.
• Токсичен для вдыхания и попадание внутрь организма.
• Оставляет серьёзные плохозаживающие ожоги при попадании на кожу.