ثلاثي كلوريد البورون – BCl3

يظهر مركب ثلاثي كلوريد البورون على شكل غاز عديم اللون برائحة نفاذة، علما أنه عبارة عن الأبخرة الخاصة بهذه المادة تعمل على تهييج العين والأغشية المخاطية، وهي عبارة عن مادة أكالة للمعادن والأنسجة أيضا بالإضافة إلى أنها سامة، أما تحت التعرض المطول للحريق أو الحرارة الشديدة، فإنه قد تنفجر الحاويات بعنف وتتسبب في إطلاق الصواريخ، كما وتستخدم هذه المادة كعامل مساعد في عمليات التصنيع الكيميائي وفي تدفقات اللحام والعديد من الاستخدامات الأخرى.

ثلاثي كلوريد البورون

• في الكيمياء إن مركب ثلاثي كلوريد البورون الذي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية (BCl3)، هو عبارة عن سائل ليس له لون وهو مركب سام، بالإضافة إلى أنه غير قابل للاشتعال أيضا، كما أنه عبارة عن مادة أكّالة ويتم شحنه عند ضغط بخار يبلغ 4.4 رطل لكل بوصة مربعة (30 كيلو باسكال) عند 70 درجة فهرنهايت (21 درجة مئوية).

• إن مركب ثلاثي كلوريد البورون هو عبارة عن مصدر بورون بلوري ممتاز قابل للذوبان في الماء من أجل الاستخدامات المتوافقة مع الكلوريدات، علما أنه من الممكن لمركبات الكلوريد بشكل عام أن تقوم بعملية توصيل الكهرباء عند دمجها أو إذابتها في الماء.

• من الممكن أن تتحلل مواد الكلوريد من خلال عملية التحليل الكهربائي إلى غاز الكلور والمعدن، حيث يتم تشكيلها عن طريق عمليات الكلورة المختلفة إذ أنه يتم ربط أنيون كلور واحد على الأقل (Cl-) تساهميًا بالمعدن أو الكاتيون ذي الصلة.

• من الممكن أن يتم تحضير وتصنيع مركبات ذات نقاوة كبيرة وملكية خاصة، حيث أنه في الواقع يتحكم أيون الكلوريد في كلا من توازن السوائل بالإضافة إلى مستويات الأس الهيدروجيني في أنظمة التمثيل الغذائي، ومن الممكن أن تتشكل لدينا مركبات عضوية أو غير عضوية، علما أنه يتوفر البورون ثلاثي كلوريد بشكل عام في معظم الأحجام، حيث أنه من الممكن النظر في أشكال عالية النقاء وشرائح الميكرون والنانو.

• إن مركب ثلاثي كلوريد البورون هو عبارة عن أحد المركبات غير العضوية، وهو كاشف في التخليق العضوي، كما أنه شديد التفاعل تجاه الماء، يتفاعل مركب البورون مع الهالوجينات من أجل أن يعطي ثلاثي الهاليدات المقابلة، ومع ذلك، فإنه يتم إنتاج ثلاثي كلوريد البورون صناعياً بالكلور المباشر لأكسيد البورون والكربون عند 501 درجة مئوية، كما في المعادلة التالية:

B2O3 + 3 C + 3 Cl2 → 2 BCl3 + 3 CO

• إن التفاعل الكربوني مشابه لعملية كرول لتحويل مركب ثاني أكسيد التيتانيوم إلى رباعي كلوريد التيتانيوم، وفي المختبر فإنه يتفاعل مركب (BF3) مع مركب (AlCl3) ليعطي مركب (BCl3) من خلال تبادل الهالوجين، كما أن مركب (BCl3) هو عبارة عن جزيء ثلاثي الزوايا مثل جزيئات البورون الثلاثية الأخرى، ويبلغ طول الرابطة (175pm).

• لقد تم اقتراح درجة من الترابط باي (π) لشرح مسافة (B− Cl) القصيرة، وذلك على الرغم من وجود بعض الجدل حول مدى هذه المسافة، علما أنها لا تتضاءل، وعلى الرغم من أن دراسات الرنين المغناطيسي النووي لمخاليط من مركب ثلاثي هاليدات البورون تظهر وجود هاليدات مختلطة، علما أنه يتناقض عدم وجود (dimerisation) مع ميول مركب (AlCl3) ومركب (GaCl3)، والتي تشكل ثنائيات أو بوليمرات مع 4 أو 6 مراكز معدنية إحداثية.

تفاعلات مركب ثلاثي كلوريد البورون

• يتحلل مركب ثلاثي كلوريد البورون بسهولة من أجل إعطاء حمض الهيدروكلوريك وحمض البوريك، كما في المعادلة الكيميائية التالية:

BCl₃ + 3 H₂O → B(OH)₃ + 3 HCl

• باعتبار مركب ثلاثي كلوريد البورون عبارة عن حمض لويس قوي، فإنه تتداخل أشكال ثلاثي كلوريد البورون مع الأمينات الثلاثية والفوسفين والإيثرات والثيوثيرات وأيونات الهاليد، كما أنه غالبًا ما يكون تكوين التقارب مصحوبًا بزيادة في طول رابطة (B-Cl).

• غالبًا ما يتم استخدام BCl3 • S (CH3)2) (CAS # 5523-19-3)) كمصدر سهل التعامل مع مركب ثلاثي كلوريد البورون، وذلك لأن هذه المادة الصلبة (درجة الانصهار لها 88-90 درجة مئوية) تطلق مركب ثلاثي كلوريد البورون كما في المعادلة الكيميائية التالية:

(CH3) 2S · BCl3 ⇌ (CH3) 2S + BCl3

• من المعروف أيضًا أن كلوريد أريل وألكيل بورون المختلط معروف، ثنائي كلوريد فينيلبورون متاح تجارياً، ويمكن تحضير هذه الأنواع من خلال تفاعل إعادة توزيع (BCl3) مع كواشف القصدير العضوي:

2 BCl₃ + R₄Sn → 2 RBCl₂ + R₂SnCl₂

• يتم إجراء عملية اختزال لمركب ثلاثي كلوريد البورون إلى عنصر البورون تجاريًا، وفي المختبر من الممكن أن يتم تحويل البورون ثلاثي كلوريد إلى رباعي كلوريد الديبورون عن طريق عملية التسخين بمعدن النحاس، كما في المعادلة التالية:

2 BCl3 + 2 Cu → B2Cl4 + 2 CuCl

• من الممكن أيضًا أن يتم تحضير مركب (B4Cl4) بهذه الطريقة، إن مركب رباعي كلوريد الديبورون هو عبارة عن مركب عديم اللون ويمتلك درجة انصهار -93 درجة مئوية وهو عبارة عن جزيء مستوٍ في المادة الصلبة (على غرار رباعي أكسيد ثنائي النيتروجين، ولكن في الطور الغازي يتحلل الهيكل، إن الصيغة العامة هي كالتالي ((BCl) n)، حيث أنه قد يكون n 8 أو 9 أو 10 أو 11، ومن المعروف أن المركبات ذات الصيغتين (B8Cl8) و (B9Cl9) تحتوي على أقفاص مغلقة من ذرات البورون.

استخدامات مركب ثلاثي كلوريد البورون

• إن مركب ثلاثي كلوريد البورون عبارة عن مادة أولية من أجل عملية إنتاج عنصر البورون، كما وأنها تستخدم في عمليات تكرير سبائك الألومنيوم والمغنيسيوموالزنك والنحاس من أجل إزالة كلا من النيتريد والكربيدات والأكاسيد من المعدن المنصهر.

• لقد تم استخدام مركب ثلاثي كلوريد البورون كتدفق لحام لسبائك مختلفة مثل سبائك الألمنيوم وسبائك الحديد وسبائك الزنك وسبائك التنجستن والمونيل، كما أنه من الممكن أن تتم عملية تحسين لمصبوبات الألمنيوم من خلال معالجة المصهور بأبخرة ثلاثي كلوريد البورون.

• يدخل مركب ثلاثي كلوريد البورون في عملية تصنيع المقاومات الكهربائية، حيث أنه من الممكن أن يتم وضع فيلم كربون لاصق موحد ودائم فوق قاعدة خزفية باستعمال ثلاثي كلوريد البورون، كما أنه قد تم استخدامه في مجال الوقود عالي الطاقة أيضا.

• لقد تم استعمال مركب ثلاثي كلوريد البورون في الوقود الدافع للصواريخ كمصدر للبورون من أجل رفع قيمة (BTU)، كما أنه يستخدم أيضًا في عمليات حفر البلازما في عمليات تصنيع أشباه الموصلات، حيث أنه يحفر هذا الغاز أكاسيد المعادن عن طريق عملية تكوين وإنشاء مركبات (BOClx) المتطايرة.

• يستخدم مركب ثلاثي كلوريد البورون ككاشف في عمليات إنشاء المركبات العضوية، مثل البروميد المقابل فإنه يشق روابط الكربون والأكسجين التالية (C-O) في الإيثرات، إن مركب ثلاثي كلوريد البورون عبارة عن كاشف قوي يمكنه أن يقوم بتكوين مركب كلوريد الهيدروجين عند التعرض للرطوبة أو الكحول.

• في الحقيقة فإنه تعتبر مادة ثنائي ميثيل كبريتيد ذو الصيغة الكيميائية التالية (BCl3SMe2) والتي هي عبارة عن مادة صلبة، أكثر أمانًا للاستخدام، عندما يكون ذلك ممكنًا ولكن إن جزيء الماء (H2O) سوف يقوم بتدمير جزء ثلاثي كلوريد البورون (BCl3) مع ترك جزء ثنائي ميثيل كبريتيد في المحلول.