Fosforpentaklorid | |
---|---|
IUPAC navn | |
fosforpentaklorid, pentaklor-λ 5 -fosfan | |
Alternative navn | |
fosforpentaklorid, fosforklorid (V) | |
Generelle funksjoner | |
Molekylær eller rå formel | PCl 5 |
Molekylmasse ( u ) | 208,24 |
Utseende | fargeløst fast stoff (rent) lysegult fast stoff (kommersielt) |
CAS-nummer | |
EINECS-nummer | 233-060-3 |
PubChem | 24819 |
SMIL | P(Cl)(Cl)(Cl)(Cl)Cl |
Fysisk-kjemiske egenskaper | |
Tetthet (g/cm 3 , i cs ) | 2.1 |
Løselighet i vann | voldsom reaksjon |
Smeltepunkt | 440 (167 ° C) |
Koketemperatur | 433 sublimerer (160 °C) |
Termokjemiske egenskaper | |
Δ f H 0 (kJ mol −1 ) | −443,5 |
Toksikologiske egenskaper | |
LD 50 (mg / kg) | 660 oral - rotte |
Sikkerhetsinformasjon | |
Flammepunkt | ikke brennbart |
Kjemiske faresymboler | |
fare | |
Fraser H | 302 - 314 - 330 - 373 - EUH014 |
Råd P | 260 - 280 - 284 - 305 + 351 + 338 - 310 [1] |
Fosforpentaklorid er den kjemiske forbindelsen med formel PCl 5 . Det er en av de viktigste fosforkloridene ; de andre er fosfortriklorid (PCl 3 ) og fosforoksyklorid (POCl 3 ). Fosforpentaklorid er et fargeløst fast stoff som reagerer voldsomt med vann ; kommersielle prøver kan være gulaktige og forurenset med hydrogenklorid . Det brukes som kloreringsmiddel.
Strukturene til alle fosforklorider er alltid i samsvar med VSEPR-teorien . Strukturen til fosforpentaklorid avhenger av forholdene og muligens av løsningsmidlet . I gassform eller smeltet tilstand er fosforpentaklorid et nøytralt molekyl med en trigonal bipyramidstruktur og D 3h symmetri . Denne trigonale bipyramidestrukturen vedvarer i ikke-polare løsningsmidler som karbonsulfid (CS 2 ) og karbontetraklorid (CCl 4 ). [2] I fast tilstand er fosforpentaklorid en ionisk forbindelse , formulert som [PCl 4 ] + [PCl 6 ] - . [3]
I polare løsningsmidler forårsaker fosforpentaklorid selvionisering. [4] Hvis løsningen fortynnes, oppstår dissosiasjon i henhold til likevekt:
Ved høyere konsentrasjon er en annen balanse viktigere:
[PCl 4 ] + og [PCl 6 ] - ionene har henholdsvis en tetraedrisk og oktaedrisk struktur.
Fosforpentakloridmolekylet følger ikke oktettregelen , så det er et hypervalent molekyl .
Fosforpentaklorid ble først oppnådd av Humphry Davy i 1810. [5] Det fremstilles ved klorering av fosfortriklorid (PCl 3 ). I 2000 ble det produsert rundt 10.000 tonn fosforpentaklorid på denne måten. [3]
Fosforpentaklorid er i likevekt med fosfor og klortetraklorid , og ved 180 °C er dissosiasjonsgraden omtrent 40%. [3] På grunn av denne balansen inneholder fosforpentakloridprøver ofte klor, som gir en grønnaktig fargetone.
Fosforpentaklorid reagerer med vann og danner hydrogenklorid og andre produkter, avhengig av mengden vann som er tilstede. Hvis vannet er i støkiometrisk mengde, dannes fosforoksyklorid :
I overkant av vann eller ved høy temperatur er reaksjonen voldsom og fosforet blir fullstendig hydrolysert til ortofosforsyre :
Fosforpentaklorid brukes hovedsakelig i kloreringsreaksjoner, både i organiske og uorganiske felt. [6]
Klorering av organiske forbindelserTo typer klorering er av interesse i organisk syntese. Oksidative kloreringer innebærer overføring av Cl 2 fra reagenset til substratet. Erstatningskloreringer innebærer erstatning av O- eller OH-grupper med klorid. Fosforpentaklorid brukes begge veier.
Når det gjelder substituerende kloreringer, kan fosforpentaklorid omdanne karboksylsyrer til de tilsvarende acylkloridene [7] og alkoholer til alkylklorider . I laboratoriet er tionylklorid imidlertid mer vanlig fordi det er lettere å skille svoveldioksid (SO 2 ) fra organiske produkter enn fosforoksyklorid (POCl 3 ).
Fosforpentaklorid og fosfortriklorid ligner noe på sulfurylklorid (SO 2 Cl 2 ), da begge ofte brukes som kilde til molekylært klor (Cl 2 ). Også for oksidative kloreringer i laboratoriet er det ofte foretrukket å bruke sulfurylklorid i stedet for fosforpentaklorid, siden det gassformige biproduktet (svoveldioksid) er lettere å separere.
Fosforpentaklorid reagerer med tertiære amider, slik som dimetylformamid (DMF) for å danne dimetylklormetylenamoniumklorid, [(CH 3 ) 2 NCClH] Cl, kalt Vilsmeiers reagens . Oftest fremstilles et lignende salt ved å reagere DMF og fosforoksyklorid. Disse reagensene er nyttige for fremstilling av benzaldehydderivater via formylering, og for å konvertere C-OH-grupper til C-Cl-grupper. [6]
I motsetning til fosfortriklorid, erstatter pentaklorid allyl- og benzylbindinger og er spesielt kjent for omdannelsen av C = O-grupper til diklorkarben (CCl 2 ). [8]
Den elektrofile karakteren til fosforpentaklorid er bevist ved dets reaksjon med styren for å danne, etter hydrolyse, derivater av fosfonsyre . [9]
Klorering av uorganiske forbindelserNår det gjelder reaksjonene med organiske forbindelser, er fosforpentaklorid også på det uorganiske feltet erstattet med sulfurylklorid. Fosforpentoksid (P 4 O 10 ) reagerer med fosforpentaklorid og danner fosforoksyklorid: [10]
Fosforpentakloridklorider nitrogendioksid for å gi nitroniumklorid :
Videre brukes fosforpentaklorid til å fremstille litiumheksafluorfosfat (LiPF 6 ), en elektrolytt som brukes i litiumionakkumulatorer . Litiumheksafluorfosfat produseres ved å reagere fosforpentaklorid og litiumfluorid :
Fosforpentaklorid er en etsende forbindelse og ved kontakt med hud eller øyne forårsaker det brannskader. Det er giftig, spesielt ved innånding. Reagerer voldsomt med vann og frigjør gassformig saltsyre. [11]