Trichlorure de bore

Le trichlorure de bore est un composé chimique de formule BCl₃. C'est un gaz incolore, utilisé comme réactif en chimie organique. C'est un composé très toxique (T⁺).

Trichlorure de bore
Identification
Nom UICPA	Trichlorure de bore
No CAS	10294-34-5
No ECHA	100.030.586
No CE	233-658-4
Apparence	gaz comprime liquefie, d'odeur acre. gaz incolore ou liquide fumant, d'odeur acre.
Propriétés chimiques
Formule	BCl3  [Isomères]
Masse molaire	117,17 ± 0,013 g/mol B 9,23 %, Cl 90,77 %,
Propriétés physiques
T° fusion	−107 °C
T° ébullition	12,5 °C
Solubilité	dans l'eau : réaction
Masse volumique	1,35 g·cm-3
Point d’éclair	ininflammable
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 150 kPa
Point critique	38,7 bar, 181,85 °C
Thermochimie
ΔvapH°	23,77 kJ·mol-1 (1 atm, 12,5 °C); 23,1 kJ·mol-1 (1 atm, 25 °C)
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	11,60 ± 0,02 eV (gaz)
Précautions
SGH
Danger H300, H314, H330 et EUH014 H300 : Mortel en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H330 : Mortel par inhalation EUH014 : Réagit violemment au contact de l'eau
SIMDUT
Produit non classé La classification de ce produit n'a pas encore été validée par le Service du répertoire toxicologique Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients
Inhalation	Très toxique
Peau	provoque des brûlures
Yeux	provoque des brûlures
Ingestion	Très toxique
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Production et propriétés

• Le bore réagit avec les halogènes pour donner les trihalogénures correspondants.
• Le trichlorure de bore est cependant produit industriellement par chloration de l'oxyde de bore en présence de carbone à 500 °C.

B₂O₃ + 3 C + 3 Cl₂ → 2 BCl₃ + 3 CO.

• La synthèse est analogue au procédé Kroll pour la conversion du dioxyde de titane en tétrachlorure de titane.
• Au laboratoire, BF₃ réagit avec AlCl₃ pour donner BCl₃ par échange d'halogènes.
• BCl₃ est une molécule plane trigonale comme les autres trihalogénures de bore et a une longueur de liaison de 175 pm.
• Il a un moment dipolaire zéro à cause de sa symétrie et ainsi les moments dipolaires associés à chacun d'eux s'annulent.
• Le trichlorure de bore ne forme pas de dimères bien qu'il soit possible qu'il y ait dimérisation à très basse température (−253,15 °C). Les études en résonance magnétique nucléaire de mélanges de trihalogénures de bore montrent la présence d'halogénures mixtes ce qui peut indiquer la possibilité d'un dimère. Cette absence de dimérisation est contraire au comportement des autres halogénures du groupe 13 qui contiennent 4 ou 5 centres de coordination ; par exemple voir AlCl₃ et GaCl₃. Une orbitale π pourrait expliquer la courte distance B-Cl bien qu'il y ait quelques discussions sur le sujet.
• BCl₃ est un acide de Lewis formant des produits d'addition avec les amines tertiaires, les phosphines, les éthers, les thioéthers, et les ions halogènes. Par exemple, BCl₃S(CH₃)2 (CAS# 5523-19-3) est souvent employé comme une source de BCl₃ parce que ce solide de point de fusion de 88 à 90 °C produit BCl₃ :

(CH₃)₂SBCl₃  $\rightleftharpoons$  (CH₃)₂S + BCl₃.

• Quand le trichlorure de bore est passé à basse pression dans un dispositif qui fournit de charges électriques, il se forme du dichlorure de dibore Cl₂B-BCl₂ et du tétrachlorure de tétrabore de formule B₄Cl₄.
• Le tétrachlorure de dibore incolore (pf = −93 °C) a une molécule plane à l'état solide (comme le tétroxyde de diazote). Il se décompose à la température ambiante pour donner une série de monochlorures qui ont la formule générale (BCl)n, où n peut être égal à 8, 9, 10 ou 11.
• Les aryl- et alkyl- chlorures de bore sont également intéressants. Le dichlorure de phényl-bore est disponible dans le commerce. Cette molécule peut être préparée par la réaction de BCl₃ avec des réactifs organo-étain :

2 BCl₃ + R₄-Sn → 2 R-BCl₂ + R₂SnCl₂.

Usages

• Produit de départ pour la production de bore élémentaire.
• Utilisé dans la purification de l'aluminium, du magnésium, du zinc et des alliages de cuivre en nitrites, carbure et oxydes dans les métaux fondus.
• Fondant en soudure d'alliages d'aluminium, fer, tungstène et monel
• Amélioration du moulage de l'aluminium en traitant le bain avec des vapeurs de trichlorure de bore..
• Utilisé dans la fabrication des résistances électriques lors du dépôt d'un film de carbone sur un support de céramique
• Addition aux combustibles pour les fusées pour augmenter leur valeur énergétique.
• Utilisation en gravure ionique réactive sur des semi-conducteurs contenant du gallium (en particulier l'arséniure de gallium).
• Réactif dans la synthèse organique ; comme le bromure correspondant, il rompt les liaisons C-O des éthers.

Sécurité

• BCl3 est un réactant agressif qui dégage du chlorure d'hydrogène lors de son exposition à l'humidité ou aux alcools.

Références

• -Kabalka GW, Wu ZZ, Ju YH (2003). « The use of organoboron chlorides and bromides in organic synthesis ». Journal of Organometallic Chemistry 680: 12-22. doi:10.1016/S0022-328X(03)00209-2