Il pentacloruro di fosforo è una sostanza inorganica avente formula PCl5 e geometria 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
- Idrolizza in presenza di aria umida per dare cloruro di fosforile e cloruro di idrogeno i cui fumi possono provocare il soffocamento secondo la reazione:
PCl5 + H2O → 2 HCl + POCl3
- In eccesso di acqua dà luogo a una reazione esotermica violenta con successiva esplosione per dare cloruro di idrogeno e acido fosforico secondo la reazione:
PCl5 + 4 H2O → 5 HCl + H3PO4
- In presenza di anidride solforosa dà luogo alla formazione di cloruro di tionile e cloruro di fosforile secondo la reazione:
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
- In presenza di acido ossalico dà luogo alla formazione di cloruro di fosforile, monossido di carbonio, biossido di carbonio e acido cloridrico secondo la reazione:
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
