الخواص
مركبات رباعي فلوروبورات عادة ما تكون مواد صلبة بلورية عديمة اللون قابلة للذوبان في المذيبات القطبية. تعتبر أملاح رباعي فلوروبورات مستقرة بشكل عام وغير قابلة للاشتعال. وهي أقل سمية من الأملاح الأخرى المحتوية على الفلورين، مثل سداسي فلوروفوسفات.
التركيب الجزيئي: يتخذ أنيون رباعي فلوروبورات هندسة جزيئية رباعية السطوح مثالية. طول الرابطة B-F نموذجيًا حوالي 1.4 أنجستروم. الشحنة السالبة موزعة بالتساوي على ذرات الفلورين الأربعة، مما يجعلها أنيونًا كبيرًا مشتتًا للشحنة.
الذوبانية: تتميز أملاح رباعي فلوروبورات بذوبانية جيدة في المذيبات القطبية مثل الماء، والكحول، والأسيتونيتريل. تعتمد الذوبانية على الكاتيون المقابل، ولكن بشكل عام، تعتبر أملاح رباعي فلوروبورات أكثر قابلية للذوبان من الأملاح الأخرى مثل الكلوريدات أو الكبريتات.
الاستقرار: يتميز أنيون رباعي فلوروبورات باستقرار حراري وكيميائي جيد. وهو مقاوم للأكسدة والاختزال في ظل الظروف المعتدلة. ومع ذلك، يمكن أن يتحلل في درجات حرارة عالية أو في وجود أحماض قوية، مما يؤدي إلى إطلاق فلوريد البورون (BF3) وحمض الهيدروفلوريك (HF).
التحضير
هناك عدة طرق لتحضير أملاح رباعي فلوروبورات، والطريقة الأكثر شيوعًا هي تفاعل حمض البوريك (H3BO3) أو ثلاثي فلوريد البورون (BF3) مع حمض الهيدروفلوريك (HF) أو فلوريد قلوي.
من حمض البوريك: يتضمن هذا التفاعل إذابة حمض البوريك في حمض الهيدروفلوريك المركز. ينتج عن التفاعل حمض رباعي فلوروبوريك (HBF4)، والذي يمكن بعد ذلك تحييده بقاعدة مناسبة لإنتاج ملح رباعي فلوروبورات المطلوب.
H3BO3 + 4 HF → HBF4 + 3 H2O
HBF4 + MOH → MBF4 + H2O (حيث M = فلز قلوي)
من ثلاثي فلوريد البورون: يتضمن هذا التفاعل تمرير غاز ثلاثي فلوريد البورون عبر محلول مائي لفلوريد قلوي. يتفاعل ثلاثي فلوريد البورون مع الفلوريد لإنتاج أنيون رباعي فلوروبورات.
BF3 + MF → MBF4 (حيث M = فلز قلوي)
يمكن أيضًا تحضير أملاح رباعي فلوروبورات عن طريق تفاعل أملاح البورات مع حمض الهيدروفلوريك أو عن طريق تفاعل أكاسيد الفلزات مع حمض رباعي فلوروبوريك.
الاستخدامات
تستخدم أملاح رباعي فلوروبورات على نطاق واسع في العديد من التطبيقات في الكيمياء والصناعة. وتشمل بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا:
محفزات: تستخدم أملاح رباعي فلوروبورات كمحفزات في العديد من التفاعلات العضوية وغير العضوية. على سبيل المثال، تستخدم أملاح رباعي فلوروبورات الفلزات الانتقالية كمحفزات في تفاعلات البلمرة، والهدرجة، والأكسدة.
التحليل الكهربائي: تستخدم أملاح رباعي فلوروبورات كإلكتروليتات في العمليات الكهروكيميائية، مثل الطلاء الكهربائي وتكرير المعادن. توفر أملاح رباعي فلوروبورات الموصلية الأيونية اللازمة لحدوث هذه العمليات.
الأيونات غير المنسقة: يعتبر أنيون رباعي فلوروبورات أنيونًا غير منسق ضعيفًا، مما يجعله مفيدًا في عزل الكاتيونات التفاعلية. يتم استخدامه على نطاق واسع في كيمياء الفلزات الانتقالية لتثبيت معقدات الفلزات الانتقالية الموجبة الشحنة للغاية.
تطبيقات أخرى: تستخدم أملاح رباعي فلوروبورات أيضًا في مجموعة متنوعة من التطبيقات الأخرى، مثل:
- كمثبطات للهب في البلاستيك والمطاط.
- كمواد دافعة في الوقود الصلب للصواريخ.
- كمكونات في السوائل الهيدروليكية.
- في تركيب المركبات العضوية الفلورية.
أمثلة على مركبات رباعي فلوروبورات
هناك العديد من مركبات رباعي فلوروبورات المعروفة، بما في ذلك:
- رباعي فلوروبورات الصوديوم (NaBF4): ملح بلوري أبيض يستخدم في تطبيقات متنوعة مثل صقل الزجاج وكمادة دافعة.
- رباعي فلوروبورات البوتاسيوم (KBF4): ملح بلوري عديم اللون يستخدم كمصدر لأنيونات رباعي فلوروبورات في التخليق الكيميائي.
- رباعي فلوروبورات الأمونيوم (NH4BF4): مادة صلبة بلورية تستخدم في عمليات النقش والتنظيف.
- رباعي فلوروبورات النيترونيوم (NO2BF4): عامل نيترة قوي يستخدم في التخليق العضوي.
- رباعي فلوروبورات الفضة (AgBF4): يستخدم في إزالة الهاليدات كمستقبل لأيونات الهاليد.
- رباعي فلوروبورات ثنائي إيثيلوكسونيوم [(CH3CH2)3O]BF4: عامل ألكلة قوي يستخدم في الكيمياء العضوية.
الاحتياطات
على الرغم من أن أملاح رباعي فلوروبورات تعتبر بشكل عام آمنة نسبيًا، إلا أنه يجب التعامل معها بحذر. يجب تجنب ملامسة الجلد والعينين والجهاز التنفسي. في حالة حدوث ملامسة، يجب غسل المنطقة المصابة بكمية كبيرة من الماء. يجب استخدام معدات الحماية المناسبة، مثل القفازات والنظارات الواقية وأجهزة التنفس، عند التعامل مع أملاح رباعي فلوروبورات.
بالإضافة إلى ذلك، يجب تخزين أملاح رباعي فلوروبورات في مكان بارد وجاف وجيد التهوية. يجب إبعادها عن المواد غير المتوافقة، مثل الأحماض القوية والقواعد القوية والمؤكسدات.
خاتمة
رباعي فلوروبورات هو أنيون متعدد الاستخدامات مع مجموعة واسعة من التطبيقات في الكيمياء والصناعة. إن استقراره العالي، وقابليته للذوبان، وطبيعته غير المنسقة تجعله مادة قيمة للعديد من العمليات الكيميائية. على الرغم من أنه يجب التعامل معه بحذر، إلا أن فوائده تجعله إضافة لا تقدر بثمن لمجموعة أدوات الكيميائي.