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Pentacloruro di fosforo

  |   Chimica, Chimica Generale

Il pentacloruro di fosforo è una sostanza inorganica avente formula PCl5geometria molecolare trigonale bipiramidale in cui il fosforo è ibridato sp3d.

Il fosforo ha numero atomico 15 e configurazione elettronica [Ne] 3s2, 3p3; a seguito della promozione di un elettrone nell’orbitale 3d ha 5 elettroni spaiati e forma 5 orbitali ibridi sp3d.

Questi cinque orbitali sono divisi in:

  • Tre orbitali equatoriali diretti ai vertici di un triangolo equilatero planari e con angolo di 120°
  • Due orbitali assiali perpendicolari al piano degli orbitali ibridi equatoriali che formano un angolo di 90° con gli orbitali ibridi equatoriali

La lunghezza di legame tra il fosforo e gli atomi di cloro disposti in posizione equatoriale è di 202 pm mentre la distanza di legame con gli atomi di cloro disposti in posizione assiale è di 240 pm.

Proprietà

Il pentacloruro di fosforo è un solido cristallino di colore giallo, dall’odore irritante e solubile in solfuro di carbonio, tetracloruro di carbonio e benzene.

È deliquescente e a contatto con l’aria umida tende a emanare fumi.

Sublima alla temperatura di circa 160 °C e a una temperatura maggiore i suoi vapori si dissociano in cloro e tricloruro di fosforo in una reazione di equilibrio.

Sintesi

Il pentacloruro di fosforo fu ottenuto per la prima volta dal chimico britannico Sir Humphry Davy nel 1808.
Può essere ottenuto:

  • Dalla reazione di tricloruro di fosforo e cloro anidro secondo la reazione:

PCl3 + Cl2 → PCl5

  • Dalla reazione tra fosforo bianco e cloro in presenza di solfuro di carbonio secondo la reazione:

P4 +10 Cl2 → 4 PCl5

Reazioni

PCl5 + H2O → 2 HCl + POCl3

PCl5 + 4 H2O → 5 HCl + H3PO4

PCl5 + SO2 → SOCl2 + POCl3

  • In presenza di acido solfidrico dà luogo alla formazione di cloruro di tiofosforile e acido cloridrico secondo la reazione:

PCl5 + H2S → PSCl3 + HCl

  • In presenza di anidride fosforica dà luogo alla formazione di cloruro di fosforile secondo la reazione:

3 PCl5 + P2O5 → 5 POCl3

  • In presenza di arsenico dà luogo alla formazione di tricloruro di arsenico e tricloruro di fosforo secondo la reazione:

3 PCl5 + 2 As → 3 AsCl3 + 3 PCl3

PCl5 + HOOCCOOH → POCl3+ CO + CO2 + 2 HCl

  • In presenza di alcuni metalli finemente suddivisi dà luogo alla formazione dei cloruri corrispondenti:

Sn + 2 PCl5 → SnCl4 + 2 PCl3
2 Ag + PCl5 → 2 AgCl+  PCl3

Reagisce in presenza di composti organici contenenti il gruppo -OH:

  • con gli acidi carbossilici dà luogo alla formazione del corrispondente cloruro di acetile, cloruro di fosforile e acido cloridrico secondo la reazione:

RCOOH + PCl5 → RCOOCl + POCl3 + HCl

  • con gli alcoli dà luogo alla formazione del corrispondente cloruro alchilico, cloruro di fosforile e acido cloridrico secondo la reazione:

RCH2OH + PCl5 → RCH2Cl + POCl3 + HCl

Usi

Viene usato:

  • come agente clorurante e come catalizzatore per la produzione di prodotti chimici organici, intermedi e coloranti
  • come catalizzatore nella produzione di acetilcellulosa utilizzata per le pellicole fotografiche e cinematografiche
  • nell’industria farmaceutica per produzione di penicillina e cefalosporina.
  • per produrre cloruri acidi e come catalizzatore per reazioni di ciclizzazione e condensazione