Étude par résonance magnétique nucléaire du fluor et du proton dans le mono et le dihydrate du trifluorure de bore

Laboratoire des Acides Minéraux, associé au CNRS, Université des Sciences et Techniques du Languedoc, Montpellier.

Résumé

Une étude par analyse thermique différentielle des solutions de BF₃ dans H₂O a permis de déterminer les traitements thermiques nécessaires à l’obtention des phases les plus stables. Les spectres de résonance nucléaire des protons et fluors ont été enregistrés de — 140 à 0°C pour le mono et dihydrate du trifluorure de bore. Dans chaque cas l’étude par RMN bande large montre l’existence de mouvements de réorientation dans l’état solide. Les barrières de potentiel et les fréquences de libration des processus de réorientation sont déterminés à partir des seconds moments des raies de résonance en fonction de la température. Les valeurs observées des seconds moments sont comparées aux valeurs calculées à partir de la structure connue par diffraction de rayons X et des mouvements supposés des différentes parties du complexe.

Les longueurs de liaison calculées dans le dihydrate sont en accord avec une structure ionisée, BF₃, 2 H₂O est en fait H₃O⁺BF₃OH^-. Toutefois, la forme non ionisée

H₂O — — — H — O[math]

ne peut être totalement exclue. Le monohydrate est quant à lui un simple complexe donneur-accepteur de structure H₂O → BF₃.

Abstract

From a differential thermal analytical study of mixtures of BF₃ and H₂O heat treatments are investigated to obtain the most stable forms. Proton and fluorine nuclear-resonance spectra are recorded for the mono and the dihydrate of boron trifluoride between — 140 and 0 °C. In each case the broad line NMR investigations reveal the presence of molecular motion on the solid slate. From the temperature dependance of the second moments, potential barriers and libration frequences are derived for the reorientation process. The observed values of the second moments of the absorption signals are compared with theoritical values calculated from the know X-ray structure of dihydrate assuming motion of different parts of the complexe.

Calculated bond-lengths in dihydrate are consistend with a ionised structure, BF₃. 2H₂O should be formulated as H₃O⁺BF₃OH^-. However, the unionised form

H₂O — — — H — O[math]

cannot be entirely exclude. The monohydrate is a simple donor-acceptor complexe with the structure H₂O → BF₃.