Хлорид фосфора(V)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Хлорид фосфора​(V)​
Phosphorus-pentachloride-2D-dimensions.png Phosphorus-pentachloride-3D-balls.png
Phosphorus pentachloride ampoule.jpg
Общие
Систематическое
наименование
Хлорид фосфора​(V)​
Хим. формула PCl5
Рац. формула PCl5
Физические свойства
Состояние зеленовато-белый или желтоватый порошок
Молярная масса 208,22 г/моль
Плотность 2,11[1]
Термические свойства
Температура
 • плавления 160[1]
 • сублимации 159[1] °C
Мол. теплоёмк. 113,32 (газ)[1] Дж/(моль·К)
Энтальпия
 • образования −376,0[1] кДж/моль
Давление пара 1 ± 1 мм рт.ст.[2]
Химические свойства
Растворимость
 • в воде реагирует
Классификация
Рег. номер CAS 10026-13-8
PubChem
Рег. номер EINECS 233-060-3
SMILES
InChI
RTECS TB6125000
ChEBI 30335
Номер ООН 1806
ChemSpider
Безопасность
ЛД50 100 мг/кг
Токсичность ядовит, сильный окислитель[1]
NFPA 704
Огнеопасность 0: Негорючее веществоОпасность для здоровья 3: Кратковременное воздействие может привести к серьёзным временным или умеренным остаточным последствиям (например, хлор, серная кислота)Реакционноспособность 2: Подвергается серьёзным химическим изменениям при повышенной температуре и давлении, бурно реагирует с водой или может образовывать взрывчатые смеси с водой (например, фосфор, калий, натрий)Специальный код W: Реагирует с водой необычным или опасным образом (например, цезий, натрий, рубидий)NFPA 704 four-colored diamond
0
3
2
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Пентахлори́д фо́сфора (хлори́д фо́сфора(V), хлорангидри́д фо́сфорной кислоты, пятихло́ристый фо́сфор) — высший хлорид фосфора, бинарное неорганическое химическое соединение фосфора и хлора с формулой PCl5. Зеленовато-белые[1] или желтоватые[3] кристаллы тетрагональной сингонии с неприятным раздражающим запахом.

Физические свойства[править | править код]

Молекула PCl5 в газообразном или жидком состояниях, а также в неполярных растворителях имеет конфигурацию тригональной бипирамиды (двух треугольных пирамид, соединённых основаниями) с атомом фосфора в основании. Основание является равносторонним треугольником с атомами хлора в вершинах, расстояние между которыми 0,349 нм, а длина связи между ними и атомом фосфора равна 0,202 нм; длина связи P-Cl для двух атомов хлора в вершинах пирамиды (апикальных) равна 0,214 нм. Твёрдый пентахлорид фосфора является ионным кристаллом, он состоит из тетраэдрических ионов [PCl4]+ и октаэдрических ионов [РCl6]; длина связи P—Cl в тетраэдре 0,197 нм, в октаэдре 0,204 нм (экваториальные) и 0,208 нм (апикальные). В полярных растворителях PCl5 диссоциирует на ионы [PCl4]+ и Cl при низких концентрациях, [PCl4]+ и [РCl6] при высоких концентрациях[4]

При температуре сублимации плотность паров в 7,2 раза больше плотности воздуха[5]. Давление паров при 20°C равно 1,6 Па (0,012 мм рт.ст.)[6].

Энтальпия сублимации при 390 К равна 67,4 ± 2,3 кДж/моль, при стандартных условиях 71,1 ± 5,0 кДж/моль[7].

Хорошо растворяется в тетрахлоруглероде, несколько хуже — в сероуглероде[1].

Химические свойства[править | править код]

При нагревании выше 300 °C практически полностью разлагается на PCl3 и Cl2[1]. Степень диссоциации при 182 °C равна 41,7%, при 200°C 48,5%, при 250°C 80,0%, при 300°C 97,3%[8].

Пентахлорид фосфора — типичное кислотное соединение. Он энергично реагирует с водой, образуя по первой стадии оксохлорид фосфора(V):

В горячей воде гидролиз протекает полностью, до образования ортофосфорной кислоты:

Для РCl5 характерны реакции окислительного хлорирования:

C концентрированной серной кислотой образует хлорсульфоновую кислоту:

При нагревании РCl5 и NH4Cl происходит реакция образования полимера фосфонитрилхлорида:

(PNCl2)n — прозрачное эластичное вещество, «неорганический каучук». Выдерживает нагревание выше 200 °C. Однако фосфонитрилхлорид сравнительно легко гидролизуется, что затрудняет его практическое использование. Заменой атомов хлора на органические радикалы можно получить водоустойчивые полимеры.

Пентахлорид фосфора является кислотой Льюиса.

Получение[править | править код]

Получают действием избытка хлора на хлорид фосфора(III) в газовой фазе либо пропусканием хлора через раствор PCl3 в сероуглероде:

(ΔH = 129,7 кДж/моль)[1].

Мировой химической промышленностью, по данным на 2000 год, ежегодно производилось около 10 000 тонн пентахлорида фосфора[9]

Обратная реакция с полным разложением на хлор и трихлорид фосфора происходит при нагревании PCl5 до температуры выше 300 °C[1].

Основные сферы применения[править | править код]

Пятихлористый фосфор является хлорирующим агентом, его используют при получении хлорангидридов фосфорных и фосфоновых кислот из олефинов, в производстве красителей и лекарств[1].

Физиологические свойства[править | править код]

Хлорид фосфора(V) PCl5 является токсичным веществом (сильный неорганический яд) и мощным окислителем. Вызывает ожоги кожи.

ПДК в воздухе 0,2 мг/м3[1]. Класс опасности — 2.

История[править | править код]

Пентахлорид фосфора был впервые синтезирован в 1808 году британским химиком Хэмфри Дэви, который, сжигая фосфор в хлоре, получил прозрачную жидкость (трихлорид фосфора) и белое твёрдое вещество (пентахлорид фосфора)[10]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Угай А. Я. Фосфора галогениды // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5: Триптофан—Ятрохимия. — С. 147. — 783 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-85270-310-9.
  2. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0509.html
  3. The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (англ.) / M. J. O'Neil (ed.). — Whitehouse Station, NJ: Merck and Co., Inc., 2006. — P. 1267.
  4. Suter R. W. et al. Nature of Phosphorus(V) Chloride in Ionizing and Nonionizing Solvents (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1978. — Vol. 95, iss. 5. — P. 1474—1479. — doi:10.1021/ja00786a021.
  5. Ellison H. D. Handbook of Chemical and Biological Warfare Agents (англ.). — Baco Raton, FL: CRC Press, 2000. — P. 177.
  6. Fee D. C. et al. Phosphorus Compounds // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (англ.). — NY: John Wiley & Sons, 2005.
  7. Л. Д. Поляченок, О. Г. Поляченок. Диссоциация, сублимация и устойчивость пентахлорида фосфора // Журнал физической химии. — 1973. — Т. 47, вып. 2. — С. 498.
  8. Азингер Г. Ф. Химия и технология парафиновых углеводородов. — М: ГНТИ НГТЛ, 1959. — С. 184.
  9. Holleman A. F., Wiber E., Wiberg N. Inorganic Chemistry (англ.). — Academic Press, 2001. — ISBN 978-0-12-352651-9.
  10. Davy H. The Bakerian Lecture. An account of some new analytical researches on the nature of certain bodies, particularly the alkalies, phosphorus, sulphur, carbonaceous matter, and the acids hitherto undecomposed; with some general observations on chemical theory (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1809. — Vol. 99. — P. 39—104. — doi:10.1098/rstl.1809.0005.

Литература[править | править код]

  • Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001.
  • Реми Г. Курс неорганической химии. — М.: Иностранная литература, 1963.
  • Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. — М.: Мир, 1969.