Пентахлорид фосфора

редактировать
Пентахлорид фосфора
Пентахлорид фосфора (структура в газовой фазе)
Пентахлорид фосфора Пентахлорид фосфора-3D- vdW.png
Пентахлорид фосфора в ампуле.jpg
Имена
Имена ИЮПАК Пентахлорид фосфора. Хлорид фосфора (V)
Другие названия Пентахлорфосфоран
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.030.043 Измените это в Викиданных
Номер EC
  • 233-060-3
PubChem CID
Номер RTECS
  • TB6125000
UNII
Номер ООН 1806
Панель управления CompTox (EPA )
InChI
УЛЫБКИ
Свойства
Химическая формула Cl5P
Молярная масса 208,22 г · моль
Внешний видбесцветные кристаллы
Запах резкий, неприятный
Плотность 2,1 г / см
Температура плавления 160,5 ° C (320,9 ° F; 433,6 K)
Точка кипения 166,8 ° C (332,2 ° F; 439,9 K) сублимация
Растворимость в воде реагирует
Растворимость растворим в CS2, хлороуглеродах, бензоле
Давление пара 1,11 кПа (80 ° C). 4,58 кПа (100 ° C)
Структура
Кристаллическая структура тетрагональная
Координационная геометрия D3h(тригонально-бипирамидальная )
дипольный момент 0 D
Термохимия
Теплоемкость (C)111,5 Дж / моль · K
Стандартная молярная. энтропия (S 298)364,2 Дж / моль · K
Опасности
Паспорт безопасности ICSC 0544
Пиктограммы GHS GHS05: Коррозийный GHS06: Токсично GHS08: Опасность для здоровья
Сигнальное слово GHS Опасно
Краткая характеристика опасности GHS H302, H314, H330, H373
Меры предосторожности GHS P260, P280, P284, P305 + 351 + 338, P310
NFPA 704 (огненный алмаз)четырехцветный алмаз NFPA 704 0 3 2 W
Температура вспышки Невоспламеняющийся
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD50(средняя доза )660 мг / кг (крыса, перорально)
LC50(средняя концентрация )205 мг / м (крыса)
LCLo(самая низкая опубликованная )1020 мг / м (мышь, 10 мин)
NIOSH (США час пределы воздействия на здоровье):
PEL (допустимый)TWA 1 мг / м
REL (рекомендуется)TWA 1 мг / м
IDLH (немедленный опасность)70 мг / м
Родственные соединения
Родственные пентагалогениды фосфораПентафторид фосфора. Пентабромид фосфора. Пентайодид фосфора
Родственные соединенияТрихлорид фосфора. Фосфорилхлорид
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N (то, что ?)
Ссылки в ink

Пентахлорид фосфора - это химическое соединение с формулой PCl 5. Это один из наиболее важных хлоридов фосфора, другими являются PCl 3 и POCl 3. PCl 5 находит применение в качестве хлорирующего реагента. Это бесцветное, чувствительное к воде и влаге твердое вещество, хотя коммерческие образцы могут быть желтоватыми и загрязненными хлористым водородом.

Содержание

  • 1 Структура
    • 1.1 Связанные пентахлориды
  • 2 Получение
  • 3 Реакции
    • 3.1 Гидролиз
    • 3.2 Кислотность Льюиса
    • 3.3 Хлорирование органических соединений
    • 3.4 Сравнение с родственными реагентами
    • 3.5 Хлорирование неорганических соединений
  • 4 Безопасность
  • 5 История
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Структура

Структуры хлоридов фосфора неизменно согласуются с теорией VSEPR. Структура ПК1 5 зависит от его среды. Газообразный и расплавленный PCl 5 представляет собой нейтральную молекулу с тригонально-бипирамидальной геометрией и (D 3h) симметрией. гипервалентной природой этого вида (как а также PCl. 6, см. ниже) можно объяснить включением несвязывающих молекулярных орбиталей (теория молекулярных орбиталей ) или резонанса (теория валентных связей ). Эта тригональная бипирамидная структура сохраняется в неполярных растворителях, таких как CS2 и CCl 4. В твердом состоянии PCl 5 представляет собой ионное соединение, рецептура PCl. 4PCl. 6.

Структура твердого пентахлорида фосфора, иллюстрирующая его автоионизацию при более высоких концентрациях.

В растворах полярных растворителей PCl 5 подвергается само- ионизация. Разбавленные растворы диссоциируют в соответствии со следующим равновесием:

PCl 5 ⇌ PCl. 4+ Cl

При более высоких концентрациях второе равновесие становится более преобладающим:

2 PCl 5 ⇌ PCl. 4+ PCl. 6

Катион PCl. 4и анион PCl. 6являются тетраэдрическими и октаэдрическими соответственно. Одно время считалось, что PCl 5 в растворе образует димерную структуру P 2Cl10, но это предположение не подтверждается измерениями спектроскопией комбинационного рассеяния.

Родственные пентахлориды

AsCl 5 и SbCl 5 также имеют тригонально-бипирамидные структуры. Соответствующие расстояния связи составляют 211 пм (As-Cl экв), 221 пм (As-Cl ax), 227 пм (Sb-Cl экв), и 233,3 пм (Sb-Cl ax). При низких температурах SbCl 5 превращается в димер, диоктаэдрический Sb 2Cl10, структурно связанный с пентахлоридом ниобия.

. Получение

PCl 5 представляет собой полученный хлорированием PCl 3. Эта реакция используется для производства около 10 000 тонн PCl 5 в год (по данным на 2000 г.).

PCl 3 + Cl 2 ⇌ PCl 5 (ΔH = -124 кДж / моль)

PCl 5 существует в равновесии с PCl 3 и хлором и при 180 ° C степень диссоциации около 40%. Из-за этого равновесия образцы PCl 5 часто содержат хлор, который придает зеленоватую окраску.

Реакции

Гидролиз

В наиболее характерной реакции PCl 5реагирует при контакте с водой с выделением водорода. хлорид и дают оксиды фосфора. Первым продуктом гидролиза является оксихлорид фосфора :

PCl 5 + H 2 O → POCl 3 + 2 HCl

В горячей воде, гидролиз полностью протекает до ортофосфорной кислоты :

PCl 5 + 4 H 2 O → H 3PO4+ 5 HCl

кислотности Льюиса

Пентахлорид фосфора - это кислота Льюиса. Это свойство лежит в основе многих его характерных реакций: автоионизации, хлорирования, гидролиза. Хорошо изученным аддуктом является PCl 5 (пиридин).

Хлорирование органических соединений

В синтетической химии обычно представляют интерес два класса хлорирования: окислительное хлорирование и заместительное хлорирование. хлорирования. Окислительное хлорирование влечет за собой перенос Cl 2 от реагента к субстрату. Заместительное хлорирование влечет за собой замену групп О или ОН хлоридом. PCl 5 может использоваться для обоих процессов.

После обработки PCl 5, карбоновые кислоты превращаются в соответствующий ацилхлорид. Был предложен следующий механизм:

Механизм пентахлорида фосфора.png

Он также превращает спирты в алкилхлориды. Тионилхлорид чаще используется в лаборатории, поскольку образующийся диоксид серы легче отделяется от органических продуктов, чем POCl 3.

PCl 5 реагирует с третичные амиды, такие как диметилформамид (ДМФ), с получением хлорида диметилхлорметиленаммония, который называется реагентом Вильсмейера, [(CH 3)2N = CClH] Cl. Более типично, родственная соль образуется в результате реакции ДМФ и POCl 3. Такие реагенты полезны для получения производных бензальдегида путем формилирования и для превращения групп C-OH в C -Cl группы.

Он особенно известен преобразованием C = O групп в CCl 2 группы. Например, бензофенон и пентахлорид фосфора реагирует с образованием дифенилдихлорметана :

(C6H5)2CO + PCl 5 → (C 6H5)2CCl 2 + POCl 3

электрофильный характер PCl 5 подчеркивается его реакцией с стиролом t o дать после гидролиза производные фосфоновой кислоты.

Сравнение с родственными реагентами

И PCl 3, и PCl 5 преобразовывают группы R 3 COH в хлорид R 3 CCl. Однако пентахлорид является источником хлора во многих реакциях. Он хлорирует аллильные и бензильные CH-связи. PCl5 имеет большее сходство с SO2Cl2, также являющимся источником Cl 2. Для окислительного хлорирования в лабораторных масштабах сульфурилхлорид часто предпочтительнее PCl 5, поскольку газообразный побочный продукт SO 2 легко отделяется.

Хлорирование неорганических соединений

Что касается реакций с органическими соединениями, использование PCl 5 было заменено SO 2Cl2. Реакция пятиокиси фосфора и PCl 5 дает POCl 3 (которое является нестабильным соединением):

6 PCl 5 + P 4O10→ 10 POCl 3

PCl 5 хлорирует диоксид азота с образованием нестабильного:

PCl 5 + 2 NO 2 → PCl 3 + 2 NO 2Cl
2 NO 2 Cl → 2 NO 2 + Cl 2

PCl 5 предшественник гексафторфосфата лития, LiPF 6. Гексафторфосфат лития является обычно используемой солью в электролитах в ионно-литиевых батареях. LiPF. 6получают реакцией PCl. 5с фторидом лития, с хлоридом лития в качестве побочного продукта:

PCl 5 + 6 LiF → LiPF 6 + 5 LiCl

Безопасность

PCl 5 - опасное вещество, поскольку оно бурно реагирует с водой. Он также вызывает коррозию при контакте с кожей и может быть смертельным при вдыхании.

История

Пентахлорид фосфора был впервые получен в 1808 году английским химиком Хамфри Дэви. Анализ пентахлорида фосфора Дэви был неточным; первый точный анализ был проведен в 1816 году французским химиком Пьером Луи Дюлонгом.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с пентахлоридом фосфора.
Последняя правка сделана 2021-06-02 04:08:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте