Пентахлорид фосфору

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Хлорид Фосфору (V)
Phosphorus-pentachloride-2D-dimensions.png
Структура молекули пентахлориду фосфору в газовій фазі
Phosphorus-pentachloride-3D-balls.png
Phosphorus-pentachloride-3D-vdW.png
Phosphorus pentachloride ampoule.jpg
Ампула з пентахлоридом фосфору
Назва за IUPAC Пентахлоирд фосфору
Хлорид Фосфору (V)
Ідентифікатори
Номер CAS 10026-13-8
PubChem 24819
Номер EINECS 233-060-3
ChEBI 30335
RTECS TB6125000
SMILES ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl
InChI 1/Cl5P/c1-6(2,3,4)5
Номер Гмеліна 2622
Властивості
Молекулярна формула Cl5P
Молярна маса 208,24 г/моль
Зовнішній вигляд безбарвні (білі) кристали, що розпливаються на повітрі
Запах кислий запах продуктів гідролізу
Густина 2.1 г/см3
Тпл 160.5 °C
Розчинність (вода) бурхливо реагує
Розчинність розчинний в CS2, хлороформі, бензені
взаємодіє зі спиртами, етил ацетатом
Тиск насиченої пари 1.11 кПа (80 °C)
4.58 кПа (100 °C)
Структура
Кристалічна структура тетрагональна
Координаційна
геометрія
D3h (тригональна біпіраміда)
Дипольний момент 0 D
Термохімія
Ст. ентропія So298 364.2 Дж/моль·K
Теплоємність, cop 111.5 Дж/моль·K
Небезпеки
ГДК (США) TWA 1 мг/м3
ЛД50 660 мг/кг(щурі, перорально)
ГГС піктограми Шаблон:GHS05Шаблон:GHS06Шаблон:GHS08[1]
ГГС формулювання небезпек Шаблон:H-фраза, Шаблон:H-фраза, Шаблон:H-фраза, Шаблон:H-фраза
ГГС запобіжних заходів 260, 280, 284, 305+351+338, 310
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
2
Температура спалаху Не горючий
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Пентахлорид Фосфору, ще відомий як Хлорид Фосфору (V) — високореакційна хімічна сполука з формулою PCl5, що застосовується як хлоруючий реагент в хімічному синтезі. Це біла (безбарвна) кристалічна сполука, що розпливається на повітрі внаслідок гідролізу.

Структура[ред. | ред. код]

В газоподіібному стані і аполярних розчинниках пентахлорид фосфору має молекулярну будову[2]. Молекула PCl5 — тригональна біпіраміда (симетрія D3h), що відповідає найбільшому віддаленню між п'ятьма атомами хлору зв'язаними з центральним атомом фосфору і повністю узгоджується з теорією відштовхування електронних пар валентних оболонок. В твердому ж стані пентахлорид фосфору має іонниу будову. Його кристали сформовані з тетраєдричних катіонів PCl+4 та октаєдричних аніонів PCl6.[3] В полярних розчинниках сполука дисоціює по на ці ж йони

2 PCl5 is in equilibrium with [PCl+4][PCl6]

а при сильнішому розведенні — з утворенняв вільного хлорид-аніону[4]

PCl5 is in equilibrium with [PCl+4]Cl

Отриманння[ред. | ред. код]

PCl5 отримують хлоруваннням PCl3.[5] Річне світове виробництво пентахлориду фосфору становить близько 10 тис. тон.[3]

PCl3 + Cl2 is in equilibrium with PCl5 (ΔH = −124 кДж/моль)

Хімічні властивості[ред. | ред. код]

Атом Фосфору в PCl5 збіднений електронами і виступає як сильний електрофільний центр. Завдяки цьому пентахлорид фосфору активно реагує з практично будь-якими нуклеофілами вступаючи в реакції заміщення атомів хлору, чи приєднання основ Льюїса до атома фосфору.

Реакції заміщення[ред. | ред. код]

Пентахлорид фосфорубурхливо взаємодіє з водою з утворення ортофосфорної кислоти та хлороводню.

PCl5 + 4 H2O → H3PO4 + 5 HCl

При недостачі води реакція зупиняється на стадії оксихлориду фосфору:

PCl5 + H2O → POCl3 + 2 HCl

Зі спиртами реакція може протікати з утворенням різних продуктів в залежності від структури спирту та співвідношення реагентів. Часто відбувається перетворення аліфатичних спиртів на алкілхлориди:

PCl5 + 2ROH → POCl3 + RCl + HCl

Аналогічно відбувається перетворення карбонових кислот на хлорангідриди[6]:

PCl5 + 2RCOOH → POCl3 + RCOCl + HCl

Висока стабільність оксихлориду фосфору зумовлює також реакції PCl5 з багатьма неорганічними оксидами та кислотами:

Пентахлорид фосфору також здатен заміщувати на атоми хлору оксиген амідних груп утворюючи так звані реактиви Вільсмаєра та деяких кетонних груп утворюючи дихлориди:

PCl5 + Me2N-CH=O → POCl3 + [Me2N=CHCl]+[POCl4]-
PCl5 + Ph2C=O → POCl3 + Ph2CCl2

Окисно-відновні реакції[ред. | ред. код]

Ступінь окислення +5 для фосфору є найстабільнішою, тому PCl5 рідко виступає у ролі відновника чи окисника. Сильне нагрівання PCl5 може призводити до відщеплення молекули хлору

PCl5 → PCl3 + Cl2

Також при нагріванні можливе окисне хлоруванння й інших сполук.

PCl5 + 2NO2 → PCl3 + 2NO2Cl

Реакції Приєднання[ред. | ред. код]

Пентахлорид фосфору здатен виступати як кислота Льюїса та приєднувати сполуки, що мають вільну електронну пару з утворенням сполук гексакоординованого фосфору. Прикладом таких реакцій є взаємодія з піридином:

PCl5 + C5H5N → C5H5NPCl5

Бідентатні ліганди здатні заміщувати частину атомів хлору, утворюючи похідні, аналогічні комплексам металів[7].

PCl5 + bipy → [(bipy)PCl4]+Cl-


Посилання[ред. | ред. код]

  1. Phosphorus pentachloride
  2. D. E. C. Corbridge (1995). Phosphorus: an outline of its chemistry, biochemistry, and uses. Elsevier Science Ltd. ISBN 0-444-89307-5. 
  3. а б Arnold F. Holleman; Egon Wiber; Nils Wiberg (2001). Inorganic Chemistry. Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9. 
  4. Suter, R. W.; Knachel, H. C.; Petro, V. P.; Howatson, J. H.; S. G. Shore, S. G. (1978). Nature of Phosphorus(V) Chloride in Ionizing and Nonionizing Solvents. J. Am. Chem. Soc. 95 (5): 1474–1479. doi:10.1021/ja00786a021. 
  5. R. N. Maxson,"Phosphorus Pentachloride" Inorganic Syntheses 1939, vol. 1, pp. 99–100. DOI:10.1002/9780470132326.ch34
  6. Adams, R.; Jenkins, R. L. (1941). p-Nitrobenzoyl chloride. Org. Synth. ; Coll. Vol. 1: 394. 
  7. Bezgubenko, L. V.; Pipko,S. E.; Sinitsa, A. D. (2011). Complexes of Phosphorus Halides with Two or More Coordination Bonds. Russ. J. Gen. Chem. 81 (8): 1596–1614. doi:10.1134/S1070363211080056. 

Зовнішні посилання[ред. | ред. код]