Bromtrifluorid (7787-71-5) Physikalische und chemische Eigenschaften
Bromtrifluorid
Ein hochreaktives Interhalogen-Fluorierungsmittel und ionischer anorganischer Lösungsmittel, das in spezialisierten industriellen Fluorierungs- und Syntheseprozessen verwendet wird.
| CAS-Nummer | 7787-71-5 |
| Stoffklasse | Interhalogen-Fluoride |
| Typische Form | Farblos bis blassgelbe Flüssigkeit |
| Gängige Qualitäten | EP |
Bromtrifluorid ist eine anorganische Interhalogenverbindung aus der Halogenfamilie, formal beschrieben durch die Summenformel \(\ce{BrF3}\). Strukturell handelt es sich um ein dreikoordiniertes Brom(III)-Zentrum, das an drei Fluoratome gebunden ist; die Elektronengeometrie ergibt sich aus einer trigonal-bipyramidalen Anordnung mit zwei freien Elektronenpaaren am Brom, was zu einer beobachteten T-förmigen Molekülgeometrie in der Gas- und molekularflüssigen Phase führt. Die Kombination eines hoch elektronegativen Ligandensets und eines mehrwertigen Bromzentrums erzeugt ein Molekül mit stark polarem Charakter, hoher Elektronenaffinität gegenüber Nukleophilen (insbesondere Fluorid-Akzeptoren/-Donoren) sowie ausgeprägter Lewis-Säure in Fluorid-Transferreaktionen.
Chemisch ist \(\ce{BrF3}\) ein starkes Fluorierungs- und Oxidationsmittel und fungiert als ionisierendes anorganisches Lösungsmittel für die Fluoridchemie. Es ist stark hydrolytisch und reagiert heftig mit wasserstoffhaltigen Substraten: Kontakt mit Wasser führt zu intensiver Hydrolyse und Freisetzung korrosiver Gase wie Fluorwasserstoff (HF) und Bromwasserstoff (HBr). Diese Eigenschaften machen \(\ce{BrF3}\) korrosiv gegenüber vielen Metallen und organischen Materialien und können zu heftigen oder explosiven Reaktionen mit brennbaren oder wasserstoffhaltigen Verbindungen führen. Industriell wird es dort eingesetzt, wo aggressive Fluorierung oder die Bildung von Metallfluoriden erforderlich ist, einschließlich Anwendungen in der Uranfluoridchemie und spezialisierten Fluorierungsprozessen.
Gängige kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind: EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
- Gemeldete Dichten: 2,81 bei 68 \(\mathrm{^\circ F}\) (USCG, 1999) — dichter als Wasser; sinkt daher.
- Laborwert: 2,8030 \(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}\) bei 25 \(\mathrm{^\circ C}\).
Kommentar: Die Flüssigkeitsdichte übersteigt die von Wasser deutlich; bei Großhandhabung und Lagerung ist das Absinken und Eintauchen zu beachten. Die angegebenen Werte sind experimentelle Daten für typische Proben.
Schmelz- oder Zersetzungspunkt
- Schmelz-/Erstarrungspunkt: 47,8 \(\mathrm{^\circ F}\) (USCG, 1999).
- Entsprechender Wert: 8,77 \(\mathrm{^\circ C}\).
Kommentar: Festes \(\ce{BrF3}\) bildet bei niedrigen Temperaturen lange Prismen. Das thermische Verhalten wird durch starke intermolekulare Wechselwirkungen und die Energiedynamik des Phasenübergangs eines hochpolareren Molekularflüssigkeit bestimmt.
Löslichkeit in Wasser
Ein konventioneller Löslichkeitswert ist nicht anwendbar: \(\ce{BrF3}\) reagiert mit Wasser, anstatt sich genügsam aufzulösen. Die Hydrolyse ist heftig und kann heftig verlaufen, wobei Fluorwasserstoff (HF), Bromwasserstoff (HBr) und Sauerstoff freigesetzt werden; daher wird Wasserlöslichkeit durch zerstörerische chemische Reaktion ersetzt.
LösungspH (qualitatives Verhalten)
Wässriger Kontakt führt zur Bildung starker hydrohalogeniger Säuren (HF, HBr) und sekundärer saurer Spezies; der pH-Wert ist kein sinnvoller oder sicherer Parameter in Systemen mit \(\ce{BrF3}\), da die Hydrolyse schnell und korrosiv ist. Jeglicher Kontakt mit Wasser sollte als stark sauer und gefährlich behandelt werden.
Chemische Eigenschaften
Säure-Base-Verhalten
Bromtrifluorid ist keine Brønsted-Säure im konventionellen Sinn, verhält sich aber als starke Lewis-Säure und Fluorierungsmittel. Es kann Fluorid in Fluorid-Transfer-Gleichgewichten aufnehmen oder abgeben und wirkt als Oxidationsmittel in Redoxprozessen. In fluoridreichen oder koordinierenden Medien ist die Dissoziation zu ionischen Spezies (siehe Molekulare und ionische Parameter) chemisch zugänglich; in protischen Umgebungen wird es sofort hydrolysiert und erzeugt stark saure Produkte.
Reaktivität und Stabilität
- Hochreaktiv, starkes Oxidations- und Fluorierungsmittel.
- Reagiert heftig mit Wasser (explosive Wechselwirkung berichtet), erzeugt HF und HBr und setzt Sauerstoff frei; raucht an der Luft.
- Explosive oder heftige Reaktionen mit organischen Materialien, vielen Metallen, Ammoniumhalogeniden und einer Vielzahl von Reduktionsmitteln sowie wasserstoffhaltigen Substraten.
- Rauch und Zersetzungsprodukte sind hochgradig korrosiv und toxisch (HF, HBr); thermische Zersetzung bei Feuer erzeugt die gleichen gefährlichen Gase.
- Hygroskopisch und luftempfindlich: Proben können beim Kontakt mit Luft rauchen und Metalle korrodieren. Handhabung und Prozessgestaltung müssen von schneller, exothermer Reaktivität gegenüber Feuchtigkeit und organischen Stoffen ausgehen; Kompatibilitätsprotokolle für Werkstoffe und strikte Inertgasatmosphärenkontrolle sind erforderlich.
Molekulare und ionische Parameter
Formel und Molekulargewicht
- Molekülformel: \(\ce{BrF3}\).
- Molekulargewicht: 136,90.
Weitere berechnete Parameter (laut Literatur): - Exakte Masse: 135.91355 - Monoisotopische Masse: 135.91355 - XLogP3-AA: 2,6 - Topologische polare Oberfläche (TPSA): 0 - Komplexität: 8 - Anzahl schwerer Atome: 4 - Formale Ladung: 0 - Anzahl Wasserstoffbrücken-Donoren: 0 - Anzahl Wasserstoffbrücken-Akzeptoren: 3 - Anzahl drehbarer Bindungen: 0
Konstituierende Ionen
- Neutrale molekulare Spezies unter Standardbedingungen; keine festen Ionenbestandteile im reinen molekularen \(\ce{BrF3}\).
- In fluoridreichen oder stark koordinierenden Medien kann \(\ce{BrF3}\) Ionisationsequilibrien eingehen, die in der Fluoridchemie beschrieben werden (z.B. kationische und anionische Bromfluorid-Fragmente). Praktisch sind ionische Solvatation und Bildung von Fluoridkomplexen zentral für seine Funktion als ionisierendes anorganisches Lösungsmittel und Fluorid-Transfer-Reagenz.
Identifikatoren und Synonyme
Register-Nummern und Codes
- CAS-Nummer: 7787-71-5
- Veraltete CAS: 12524-63-9
- Europäische Gemeinschaft (EG) Nummer: 232-132-1
- UN-Nummer: 1746
- UN/NA Versandname: Bromine trifluoride
- UNII: BD697HEL7X
- DSSTox Stoff-ID: DTXSID70894170
- InChI:
InChI=1S/BrF3/c2-1(3)4 - InChIKey:
FQFKTKUFHWNTBN-UHFFFAOYSA-N - SMILES:
FBr(F)F
Synonyme und gebräuchliche Bezeichnungen
Ausgewählte Synonyme und Bezeichnungen aus Lieferanten- und Regulatorlisten: - bromine trifluoride - Bromine fluoride (BrF3) - trifluoro-λ3-bromane - BrF3 - Brominetrifluoride - UN-1746 - BD697HEL7X
(Nur oben aufgeführte Identifikatoren und Synonyme stammen aus gemeldeten Registrierungs- und Einreicher-Namen.)
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Funktionelle Rollen und Einsatzbereiche
- Potentes Fluorierungsmittel in anorganischen und spezialisierten organischen Synthesen.
- Ionisierendes anorganisches Lösungsmittel für fluoridbasierte Reaktionen und zur Herstellung höherer Metallfluoride.
- Verwendet in Verarbeitungsschritten der Uranchemie, einschließlich der Bildung von Uranhexafluorid bei Anreicherungs- und Wiederaufbereitungsprozessen.
- Aufgeführte Anwendungen umfassen Oxidationsmittelrollen in Hochenergie-Systemen und spezialisierte Triebwerks-/Oxidationsmittel-Forschungskontexte.
Typische Anwendungsbeispiele
- Direkte Fluorierung robuster organischer Ausgangsstoffe und anorganischer Vorläufer, bei denen eine aggressive Fluorierung erforderlich ist und kontrolliert werden kann.
- Herstellungs- und Reinigungsschritte bei der Umwandlung von brom- oder metallhaltigen Ausgangsmaterialien in entsprechende Fluoride.
- Als Reagenz für Synthesen im Labormaßstab, die ein wasserfreies, hoch oxidierendes Fluoridmedium erfordern. Falls keine anwendungsspezifische Zusammenfassung vorliegt, erfolgt die Auswahl basierend auf der Kombination aus starker fluorierender Kraft, ionisierendem Lösungsmittelverhalten für Fluoridchemie und der Fähigkeit, Metallfluoride unter kontrollierten, inerten Bedingungen zu bilden.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Gesundheits- und Umweltrisiken
- Extrem gefährlich durch Einatmen und Kontakt: korrosiv für Haut, Augen und Schleimhäute; kann schwere Verätzungen und bleibende Schäden, einschließlich Erblindung, verursachen.
- Akute Inhalation kann schwere Reizungen der oberen Atemwege, Lungenödem und Tod bei hohen Konzentrationen verursachen.
- Chronische Exposition kann zur systemischen Halid-Akkumulation und neurologischen Effekten im Zusammenhang mit Bromid führen.
- Zersetzungs- oder Hydrolyseprodukte (HF, HBr) sind akut toxisch und hoch korrosiv.
- Gemeldeter IDLH-Wert: 12 ppm.
- Gemeldete Acute Exposure Guideline Levels (AEGLs) (ppm):
- 10 min: AEGL-1 = 0,12; AEGL-2 = 8,1; AEGL-3 = 84
- 30 min: AEGL-1 = 0,12; AEGL-2 = 3,5; AEGL-3 = 36
- 60 min: AEGL-1 = 0,12; AEGL-2 = 2,0; AEGL-3 = 21
- 4 Std.: AEGL-1 = 0,12; AEGL-2 = 0,70; AEGL-3 = 7,3
- 8 Std.: AEGL-1 = 0,12; AEGL-2 = 0,41; AEGL-3 = 7,3
- Brand und Zersetzung erzeugen toxische/gasförmige Korrosivstoffe; Abwasser kann Gewässer kontaminieren.
Notfallmaßnahmen und Erste Hilfe müssen von schweren korrosiven Inhalations- und Kontaktverletzungen ausgehen. Sofortige medizinische Versorgung ist bei allen erheblichen Expositionen erforderlich; Dekontamination mit reichlich Wasser und spezialisierte medizinische Behandlung bei HF-/HBr-Verletzungen sind Standard.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
- Unter trockenen, inerten und gut belüfteten Bedingungen lagern, fern von Feuchtigkeit, Säuren, Basen, Halidsalzen, organischen Stoffen, Brennstoffen sowie inkompatiblen Metallen und Metalloxiden.
- Materialien vermeiden, von denen bekannt ist, dass sie heftig reagieren (Ammoniumhalogenide, Antimonsalze, viele Metalle, organisches Material). Verträgliche Behältermaterialien und explosionsgeschützte Elektroinstallationen verwenden.
- Keinen Kontakt mit Wasser zulassen; Behälter, die Hitze ausgesetzt sind, können aufgrund von Druckaufbau durch Zersetzungsgase bersten oder „explodieren“.
- Bei Verschüttungen und Bränden: kein direktes Wasser auf das Material anwenden; für kleine angrenzende Brände trockene Löschmittel (Trockensand, Natron, Kalk, Kohlendioxid) verwenden und bei größeren Vorfällen spezielle Notfallmaßnahmen durchführen. Exponierte Behälter aus sicherer Entfernung nur mit Wassernebel kühlen, um ein Bersten zu verhindern, dabei jedoch vermeiden, Wasser auf das verschüttete Material zu richten.
- PSA: Überdruck-Atemschutzgerät (SCBA), vollständige chemikalienbeständige Schutzkleidung, Spritzschutzbrille und Gesichtsschutz; spezialisierte Atemschutzgeräte für Notfallkräfte.
- Für detaillierte Gefährdungs-, Transport- und Rechtsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und lokale Vorschriften konsultieren.
