Фосфоний

Фосфо́ний — группа атомов PH₄, которая в некоторых случаях ведёт себя подобно одновалентному металлу — например, с сильными кислотами образует соли. Из них наиболее известен иодид фосфония PH₄I.

Шаростержневая структура иона фосфония

Физические свойства

Является аналогом аммония NH₄. Расстояние P-H в ионе фосфония равняется Шаблон:Nobr.

Растворимость фосфина PH₃ в воде при нормальных условиях составляет около 0.25 объёма фосфина в одном объёме воды. Известно очень нестойкое соединение состава PH₃⋅H₂O, которое можно рассматривать как гидроксид фосфония PH₄OH.

Температура сублимации галогенидов фосфония (при нормальном давлении) закономерно повышается от хлорида к иодиду (−28 °C для PH₄Cl, 35 °C для PH₄Br и 62 °C для PH₄I). Их пары́ почти полностью диссоциированы на фосфин и соответствующий галогеноводород

В отличие от аналогичного соединения азота — гидроксида аммония NH₄OH, гидроксид фосфония в водном растворе диссоциирует очень слабо и проявляет амфотерные свойства. Константы диссоциации по типу основания и по типу кислоты составляют порядка 10⁻²⁹.

Химические свойства солей

Тем не менее, с сильными кислотами (соляной, хлорной и т.п.) фосфоний образует достаточно устойчивые соли. Из них наиболее известны галогениды фосфония: хлорид, бромид и иодид.

Галогениды фосфония менее устойчивы к нагреванию, чем аналогичные соединения аммония.

Галогениды фосфония являются сильными восстановителями. Они легко разлагаются водой, особенно в присутствии щёлочи.

$\mathrm{P}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{P}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{I}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Разложение иодида фосфония используется для получения чистого фосфина в лабораторных условиях.

Получение солей фосфония

При взаимодействии фосфина с серной кислотой при температуре около −25 °C образуется сульфат фосфония — белые расплывающиеся кристаллы.

$2\mathrm{P}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶(\mathrm{P}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$.

При низких температурах также получен чрезвычайно взрывчатый перхлорат фосфония PH₄ClO₄.

Известны также органические соединения фосфония. Такие как промышленно полезный хлорид тетракис(гидроксиметил)фосфония. Его производят путём реакции фосфина в газообразной фазе с хлороводородом и формальдегидом:

$\mathrm{P}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}+4\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{\mathrm{t}}{\to }[\mathrm{P}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\mathrm{H})]{\phantom{A}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}$

Применение солей фосфония

Текстильное производство

Хлорид тетракис(гидроксиметил)фосфония имеет промышленное значение в производстве несминаемых и огнестойких отделок для хлопчатобумажных тканей и других целлюлозных тканей.

Органический синтез

Органические катионы фосфония липофильны и полезны в фазовом катализе, подобно четвертичным аммониевым солям.

Реагенты Виттига(илиды фосфора), полученные с помощью солей фосфония используются в органическом синтезе. Самое частое их применение это реакции Виттига.