Ammonium TetraFluoroborate – NH4BF4 là gì?

Tính chất vật lý:

• Trạng thái vật chất: NH₄BF₄ tồn tại ở dạng tinh thể rắn, màu trắng hoặc hơi đục.

• Khối lượng phân tử: 96.82 g/mol.

• Độ tan: Dễ tan trong nước, tan tốt trong methanol, ethanol và acetone. Không tan trong các dung môi không phân cực như ether hay toluene.

• Điểm nóng chảy: Khoảng 250–260 °C (phân hủy).

• Tính hút ẩm: Có khả năng hút ẩm nhẹ, cần bảo quản kín để tránh hấp thụ hơi nước từ không khí.

• Đặc tính khác: Ổn định ở điều kiện thường, không bay hơi, không mùi, không dễ cháy.

Tính chất hóa học:

• Phản ứng với nước: Khi hòa tan vào nước, muối NH₄BF₄ phân ly thành ion NH₄⁺ và BF₄⁻. Dung dịch có tính axit yếu do cân bằng phân ly của ion NH₄⁺ trong nước.

• Phản ứng nhiệt: Khi đun nóng mạnh (> 250 °C), NH₄BF₄ phân hủy tạo ra khí độc như NH₃ (amoniac), BF₃ (bor trifluoride) và các sản phẩm fluoro khác, phản ứng sinh nhiệt mạnh.

• Phản ứng với bazơ mạnh: BF₄⁻ có thể bị thủy phân trong môi trường bazơ mạnh, tạo ra ion F⁻ và dẫn đến giải phóng khí NH₃.

• Khả năng phản ứng với oxi hóa mạnh: Có thể tạo ra các phản ứng nguy hiểm trong điều kiện nhiệt độ cao và với chất oxi hóa mạnh, đặc biệt là các hợp chất halogen hóa hoặc perchlorat.

3.Ứng dụng của  Ammonium TetraFluoroborate – Amoni Fluoroborate – NH4BF4 do KDCCHEMICAL cung cấp

1. Ứng dụng làm chất điện phân trong pin và tụ điện dòng ion

Ứng dụng:
Ammonium Tetrafluoroborate được sử dụng rộng rãi làm chất điện phân trong các thiết bị lưu trữ năng lượng tiên tiến như siêu tụ điện (supercapacitor), pin dòng chảy (flow batteries) và một số hệ thống điện hóa đặc biệt. Nhờ khả năng phân ly tốt trong các dung môi hữu cơ và độ ổn định cao, NH₄BF₄ giúp cải thiện hiệu suất truyền ion, tăng độ dẫn điện và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Cơ chế hoạt động:
Trong dung dịch, NH₄BF₄ phân ly hoàn toàn thành NH₄⁺ và BF₄⁻. Ion BF₄⁻ có tính ổn định nhiệt và điện cao, không bị oxy hóa hay khử trong quá trình sạc-xả, giúp duy trì hiệu suất điện phân lâu dài. Mặt khác, ion NH₄⁺ đóng vai trò cân bằng điện tích trong hệ thống điện hóa. Không có hiện tượng tạo cặn hay phản ứng phụ đáng kể, giúp tăng độ bền cho vật liệu điện cực.

2. Ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ chứa boron

Ứng dụng:
NH₄BF₄ là một nguồn fluoride để tổng hợp các hợp chất organoboron, ví dụ: boronic acid, alkylborate, hoặc boronate ester – những chất có vai trò quan trọng trong xúc tác, y học, hoặc vật liệu bán dẫn. Nó giúp chuyển đổi hợp chất chứa boron thành dạng hoạt động cao hơn nhờ khả năng trao đổi ligand hoặc tạo phức với các hợp chất trung gian.

Cơ chế hoạt động:
Anion BF₄⁻ tham gia phản ứng dưới dạng phối tử (ligand), hoặc tác nhân fluor hóa. Tạo thành phức BF₃ hoặc BF₂-R tùy theo điều kiện phản ứng. Phản ứng thường xảy ra qua trao đổi ligand hoặc phản ứng nội phân tử giữa BF₄⁻ và dẫn xuất boron ban đầu. Về vật lý, sự chuyển màu dung dịch. Tạo kết tủa hoặc tạo lớp màng là dấu hiệu rõ ràng của quá trình chuyển hóa.

3. Ứng dụng xử lý bề mặt kim loại

Ứng dụng:
Trong ngành luyện kim và xử lý bề mặt, NH₄BF₄ được sử dụng để làm sạch và tạo lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại như nhôm, đồng, thép. Nhờ tính axit nhẹ và khả năng tạo phức, nó có thể loại bỏ lớp oxit và tạo bề mặt hoạt hóa cho các bước xử lý tiếp theo như mạ, nhuộm, sơn hoặc in.

Cơ chế hoạt động:
Trong môi trường nước, NH₄BF₄ phân ly tạo ra dung dịch có tính axit nhẹ. Ion H⁺ và BF₄⁻ phản ứng với lớp oxit kim loại tạo muối hòa tan và loại bỏ lớp phủ thụ động. Đồng thời, lớp fluoroborate có thể tương tác với bề mặt kim loại để tạo thành màng bảo vệ mỏng chống oxy hóa. Phản ứng thường kèm theo sự sinh khí nhẹ (NH₃) và thay đổi độ đục của dung dịch.

4. Ứng dụng trong tổng hợp dược phẩm và vật liệu nano

Ứng dụng:
NH₄BF₄ được sử dụng trong các phản ứng fluor hóa chọn lọc trong tổng hợp thuốc chứa fluor hoặc vật liệu có tính chất quang học và điện tử đặc biệt. Đây là ứng dụng quan trọng trong ngành hóa dược và vật liệu nano tiên tiến.

Cơ chế hoạt động:
Anion BF₄⁻ hoạt động như nguồn fluor cho các phản ứng thay thế nucleophile. Điển hình là tạo hợp chất fluor hữu cơ từ các hợp chất halogen hoặc alcohol thông qua phản ứng SN1 hoặc SN2. NH₄⁺ có thể điều chỉnh pH hoặc hỗ trợ tạo dung môi ion lỏng trong một số hệ phản ứng. Hiện tượng vật lý thường thấy là sự tách lớp. Đổi màu hoặc hình thành vi cấu trúc mới trong vật liệu.

5. Ứng dụng trong mạ điện kim loại

Ứng dụng:
NH₄BF₄ được thêm vào dung dịch mạ để cải thiện độ mịn, độ sáng bóng và độ bám dính trong quá trình mạ bạc, thiếc, kẽm và các kim loại quý. Nó cũng giúp ổn định nồng độ ion kim loại trong dung dịch mạ.

Cơ chế hoạt động:
Trong quá trình mạ, NH₄⁺ và BF₄⁻ hỗ trợ cân bằng điện tích và ngăn hiện tượng kết tủa không mong muốn bằng cách tạo phức bền với ion kim loại. BF₄⁻ bền điện hóa. Không bị khử hay oxy hóa trong suốt quá trình. Góp phần duy trì tính ổn định của hệ điện phân. Hiện tượng điện hóa xảy ra ở hai cực tạo lớp kim loại mạ đồng đều và mịn.

6. Ứng dụng trong ngành dệt nhuộm

Ứng dụng:
Trong ngành dệt, NH₄BF₄ là phụ gia cải thiện khả năng phân tán và hấp thụ thuốc nhuộm lên vải tổng hợp như polyester, nylon hoặc acrylic. Chất này giúp thuốc nhuộm phân tán tốt hơn trong môi trường nước và bám màu đồng đều hơn trên sợi.

Cơ chế hoạt động:
BF₄⁻ tương tác với các phân tử thuốc nhuộm để điều chỉnh điện tích bề mặt. Từ đó tăng khả năng bám dính của phân tử màu lên sợi tổng hợp thông qua tương tác tĩnh điện hoặc liên kết hydro yếu. Quá trình vật lý thể hiện qua sự thay đổi độ nhớt, màu sắc hoặc hiệu suất nhuộm.

7. Ứng dụng làm chất xúc tác axit yếu

Ứng dụng:
Trong nhiều phản ứng hóa học cần môi trường axit yếu (ví dụ: ester hóa, phản ứng vòng hóa). NH₄BF₄ được sử dụng để tạo môi trường axit nhẹ nhưng ổn định. Thay thế cho các axit mạnh có thể gây phân hủy sản phẩm.

Cơ chế hoạt động:
NH₄⁺ có thể bị thủy phân chậm trong dung môi nước hoặc lẫn hữu cơ để tạo H⁺, từ đó điều chỉnh pH trong khoảng 5–6. BF₄⁻ không phản ứng với các chất nền hữu cơ thông thường, nhờ đó giữ tính chọn lọc cao và không gây phản ứng phụ. Hệ phản ứng có thể được điều chỉnh độ axit chính xác mà không ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc cấu trúc sản phẩm.