Fosfina
La fosfina o triidruro di fosforo PH3 detta anche fosfano, è un gas inodore, incolore e infiammabile; brucia a contatto con l’aria per dare pentossido di fosforo:
2 PH3 + 4 O2 → P2O5 + 3 H2O
La fosfina è commercializzata con impurezze di fosfano sostituto e di difosfano, un altro idruro di fosforo P2H4 che è autoinfiammabile e conferisce un odore altamente sgradevole di aglio e pesce in decomposizione.
Struttura
La struttura della fosfina, a forma piramidale, è analoga a quella dell’ammoniaca sebbene l’angolo di legame H-P-H è di 93.5° risultando così inferiore a quello dell’ammoniaca che è di 107.5°. La fosfina è meno solubile in acqua rispetto all’ammoniaca ed ha un momento dipolare minore.
Sintesi
La fosfina può essere ottenuta dalla reazione dei fosfuri con acqua: sia il fosfuro di calcio che il fosfuro di sodio in acqua danno luogo alla fosfina secondo le reazioni:
Ca3P2 + 6 H2O → 2 PH3 + Ca(OH)2
Na3P + 3 H2O → 2 PH3 + 3 NaOH
La fosfina può essere ottenuta per decomposizione del fosfuro di alluminio in presenza di acido solforico:
2 AlP + 3 H2SO4 → 2 PH3 + Al2(SO4)3
Può essere ottenuta per riscaldamento dell’acido fosforoso:
4 H3PO3 → 3 H3PO4 + PH3
A livello industriale la fosfina è sintetizzata a partire da fosforo bianco e idrossido di potassio secondo la reazione:
P4 + 3 KOH + 3 H2O → 3 KH2PO2 + PH3
La fosfina pura libera da impurezze di difosfano può essere ottenuta dalla reazione tra idrossido di potassio e ioduro di fosfonio:
PH4I + KOH → PH3 + KI + H2O
La fosfina, scarsamente solubile in acqua mostra una maggiore solubilità in liquidi organici quali CS2 e CCl3COOH.
Le soluzioni acquose di fosfina sono neutre in quanto PH3 ha una scarsa tendenza a protonarsi o a deprotonarsi come può essere rilevato dai bassissimi valori delle relative costanti di equilibrio:
PH3 + H2O ⇄ PH4+ + OH– Kb = 4 · 10-28
PH3 + H2O ⇄ PH2.- + H3O+ Ka = 1.6 · 10-29
Reazioni
Può addizionare a bassa temperatura alcuni acidi forti in particolare gli acidi alogenidrici come ad esempio HCl formando dei sali di fosfonio, come per esempio il cloruro di fosfonio PH4Cl.
La reazione è analoga a quella che trasforma l’ammoniaca in sali di ammonio ma il carattere basico della fosfina è molto meno pronunciato di quello dell’ammoniaca e i sali di fosfonio si decompongono già a temperatura ambiente liberando la fosfina.
Il cloruro di fosfonio reagisce con BCl3 per dare PH4BCl4 .
Stante la presenza del doppietto elettronico solitario presente su fosforo, la fosfina agisce da legante con numerosi acidi di Lewis per dare composti di coordinazione come ad esempio [BH3(PH3)], [Cr(CO)2(PH3)4], [Cr(CO)3(PH3)3], [Ni(PF3)(PH3)2].
La reazione industriale più importante della fosfina è l’idrofosforilazione della formaldeide in presenza di acido cloridrico:
PH3 +4 HCHO + HCl → [P(CH2OH)4]Cl
Il prodotto di sintesi detto cloruro tetrakis o idrossimetilfosfonio è usato nell’industria tessile in quanto rende il cotone ingualcibile e ignifugo.
La fosfina è usata per il controllo dei parassiti tramite fumigazione La fosfina è ampiamente usata come fumigante di prodotti immagazzinati come grano e tabacco. La tossicità della fosfina uccide i parassiti che potrebbero infestare il grano, ma non interessa il grano dormiente.
Durante l’applicazione, la fosfina viene generata, per idrolisi, dal fosfuro metallo. Il suo uso presenta i seguenti vantaggi: sono necessarie solo piccole quantità di fumigante, il gas si diffonde rapidamente all’interno dei prodotti, facilità di impiego, assenza di residui, possibilità di ripetere la fumigazione.