Хлорид фосфора(V)

Шаблон:Дзт Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

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 или желтоватые кристаллы тетрагональной сингонии с неприятным раздражающим запахом.

Физические свойства

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

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

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

Хорошо растворяется в тетрахлоруглероде, несколько хуже — в сероуглероде.

Химические свойства

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

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

$𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖯𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅$

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

$𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟧}𝖧𝖢𝗅$

Для РCl₅ характерны реакции окислительного хлорирования:

$𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}𝖢𝗅$

C концентрированной серной кислотой образует хлорсульфоновую кислоту:

$𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }𝖢𝗅𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}𝖮𝖧\mathsf{+}𝖯𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅$

При нагревании РCl₅ и NH₄Cl происходит реакция образования полимера фосфонитрилхлорида:

$n𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}+n{𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖢𝗅\mathsf{\to }\mathsf{(}𝖯𝖭𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{)}}_n+4n𝖧𝖢𝗅$

(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

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

$𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\rightleftarrows }𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟧}}$ (Шаблон:Math = 129,7 кДж/моль).

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

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

Основные сферы применения

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

Физиологические свойства

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

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

История

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)

Литература

• 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.