El pentaclorur de fòsfor és un compost químic binari de clor i fòsfor, amb fórmula PCl5. És un dels clorurs de fòsfor més importants es fa servir com un reactiu en la cloració. És incolor i un sòlid sensible a l'aigua malgrat que les mostres comercials poden ser groguenques i contaminades amb clorur d'hidrogen. És una substància perillosa que reacciona violentament amb l'aigua.

Descobriment El pentaclorur de fòsfor fou sintetitzat per primera vegada el 1810 per part del químic anglès Humprhy Davy (1778-1829) en fer reaccionar el triclorur de fòsfor amb clor. La seva composició fou analitzada posteriorment pel químic francès Pierre-Louis Dulong (1785-1838) el 1816.

Estructura miniatura|esquerraEn estat gasós té estructura bipiramidal trigonal. El sofre empra per formar els enllaços amb els clors orbitals atòmics híbrids sp^3d. Les distàncies a la molècula de PCl5 són 214 pm pels dos enllaços amb els dos clors situats als vèrtexs de les piràmides i 202 pm als tres enllaços P-Cl de la base de les piràmides, els quals es troben separats 120°.

Si es condensa el gas dins un tub de vidre de petit diàmetre refredant-lo amb nitrogen líquid s'obté un sòlid format per molècules de PCl5 les quals, en anar augmentant la temperatura fins a temperatura ambient, es van transformant progressivament en cations PCl4^+, que tenen estructura tetraèdrica, i anions PCl6^-, que la tenen octaèdrica. En el catió PCl4^+ les distàncies d'enllaç P-Cl són de 197 pm, mentre que a l'anió PCl6^- són de 204 pm.

Propietats físiques En estat pur és un sòlid blanc, però com que una petita part es dissocia en triclorur de fòsfor, PCl3 i clor, Cl2, adquireix una tonalitat gris verdosa. A pressió atmosfèrica si s'escalfa sublima a 159 °C sense que es fongui. El punt de fusió només es pot determinar en un tub tancat amb l'única pressió del PCl3 i Cl2 dissociats, essent de 160,5 °C. Com que la reacció de dissociació és una reacció endotèrmica es veu afavorida per les altes temperatures. Així a 180 °C hi ha un 40 % de PCl5 dissociat, a 250 °C el 80 % està dissociat i a 300 °C ja hi està completament. El gas que és incolor a baixes temperatures i va agafant a poc a poc la coloració del clor a mesura que s'incrementa la temperatura.

Propietats químiques La hidròlisi és la reacció més característica, el PCl5 reacciona amb contacte amb aigua per alliberar clorur d'hidrogen i donar òxids de fòsfor. Fins i tot absorbeix vapor d'aigua de l'aire, és deliqüescent. El primer producte de la hidròlisi és l'oxiclorur de fòsfor:PCl5 + H2O -> OPCl3 + 2 HCli després produeix àcid fosfòric:

OPCl3 + 3 H2O -> H3PO4 + 2 HCl

Molt important en síntesi orgànica és la reacció de substitució d'un grup hidroxil -OH per un grup clor -Cl mitjançant el pentaclorur de fòsfor, ja que els àtoms de clor són bons febles. Així s'observa en fer-lo reaccionar amb àcids inorgànics com ara l'àcid sulfúric:

2 PCl5 + H2SO4 -> Cl2SO2 + 2 OPCl3 + 2 HCl

amb àcid carboxílics com l'àcid etanoic:

PCl5 + CH3COOH -> CH3COCl + OPCl3 + HCl

o amb alcohols, com per exemple el metanol:

PCl5 + CH3OH -> CH3CCl + OPCl3 + HCl

És un àcid de Lewis, per la qual cosa forma complexos PCl6^-amb compostos donadors de clorurs. Però també pot actuar com a base de Lewis amb reactius acceptors de clorurs (BCl3, AlCl3, TiCl4, SnCl4…), segons la reacció:

PCl5 + MCl_n -> [PCl4]^+[MCl_{n-1}]^-

Preparació El pentaclorur de fòsfor es prepara industrialment per reacció del triclorur de fòsfor, PCl3, dissolt en tetraclorur de carboni, CCl4, i clor, Cl2:PCl3 \; + \, Cl2 \; -> \; PCl5

Pots preparar-se, també, per reacció del fòsfor elemental, P4, amb clor, segons la reacció:

P4 + 10 Cl2 -> 4 PCl5

Aplicacions L'ús principal del pentaclorur de fòsfor és com a reactiu de cloració en síntesi orgànica. Se'n produeixen desenes de milions de kilograms cada any per a aquesta aplicació. Són molt emprades les reaccions per substituir grups hidròxid -OH per clors -Cl, o també per a la transformació de cetones i els aldehids en derivats diclorats amb pèrdua del grup carbonil: center|miniatura|Formació d'un diclorohidrocarbur a partir d'una cetonaTambé s'empra com a material de partida per a la síntesi d'una àmplia varietat de compostos de fòsfor inorgànics i orgànics utilitzats com a pesticides, productes químics de tractament d'aigües, retardants de flama, antioxidants fosfòrics, plastificants i estabilitzadors per a plàstics i elastòmers, oli lubricant i additius de pintura.

Actualment també és important la reacció amb el fluorur de liti, LiF, que permet la síntesi de l'hexafluorofosfat de liti, LiPF6, un electròlit que s'empra en les bateries d'ió liti, que són recarregables i molt emprades en dispositius electrònics com ara el telèfons mòbils. La reacció de síntesi és:

PCl5 + 6 LiF -> LiPF6 + 5 LiCl

Enllaços externs

«Pentaclorur de Fòsfor» Fitxa tècnica i informació toxicològica Jim Clark, «The period 3 chlorides» , 2005 (revisió de 2013) International Chemical Safety Card 0544 , (Fitxa internacional de seguretat química)

Referències

Fosfor Pentaclorur De Categoria:Compostos de fòsfor