Как пишется хлорид фосфора

Хлорид фосфора – это неорганическое соединение, фосфорная соль соляной кислоты. Существует два вида вещества, которые отличаются степенью окисления фосфора: +3 либо +5, им соответствуют хлорид III (трихлорид) и хлорид V (пентахлорид). Основная сфера потребления этих солей – химическая промышленность. Они используются для изготовления красок, пестицидов, в качестве реагента. В фармацевтике хлорид фосфора имеет важное значение, поскольку служит сырьём для разработки действующих компонентов лекарственных препаратов.

Что такое хлорид фосфора, формула, виды

Хлорид фосфора представляет собой соединение фосфора и остатка хлорводородной кислоты, относится к классу солей. Атом фосфора может проявлять разную степень окисления. Окислительное число обозначает условный заряд элемента, который он приобретает после перемещения электронов. Оно может быть как положительным (при отдаче электронов), так и отрицательным (при принятии электронов). При взаимодействии с металлами и водородом фосфор находится в отрицательной степени окисления -3, с более сильными окислителями он показывает положительное окислительное число, т.к. отдаёт электроны. Поэтому с хлором может образовываться две разновидности соединений:

• хлорид фосфора (V), другие названия: пентахлорид фосфора, хлорангидрид фосфорной кислоты; фосфор находится в максимальной степени окисления +5, хлор забирает все его неспаренные электроны; химическая формула: PCl₅;
• хлорид фосфора (III) (трёххлористый фосфор либо трихлорид фосфора), фосфор имеет степень окисления +3, формула вещества PCl₃.

Оба варианта солей были открыты британским химиком Гэмфри Дэви, который одновременно синтезировал и пентахлорид, выделившийся в виде кристаллов, и трихлорид, образовавшийся в виде жидкости. Они проявляют различные физико-химические свойства, что связано с разным набором атомов и состоянием их электронных полей.

Физические свойства, внешний вид

Хлорид фосфора (V) при нормальных условиях имеет вид порошка зеленовато-жёлтых или беловатых кристаллов без запаха, низкой плотности, рассыпчатых. Может существовать в жидком и газообразном состоянии, при этом пары очень тяжёлые, в 7,2 раз плотнее воздуха. Температура плавления – 160 °С. Переходит из твёрдого вещества в газообразное, минуя жидку фазу, при 159 °С. Термическое разложение происходит при температурном режиме, достигающем 300 °С. Вступает в реакцию с водой, растворяется в органических растворителях: бензол, хлоруглеродистые соединения, сероуглерод.

Хлорид фосфора (III) представляет собой жидкость, не имеющую цвета. Она источает резкий неприятный запах, обладает слезоточивыми свойствами. При высокой влажности дымится. Плавится при отрицательной температуре, порядка -93,6 °С, кипит при нагревании до 76,1 °С.

Реакции со хлоридом фосфора и химические свойства

Хлорангидрид фосфорной кислоты проявляет свойства, типичные для других солей. За счет мощного остатка соляной кислоты (Cl) и кислотных свойств фосфора активно вступает в реакции окисления, особенно окислительного хлорирования:

PCl₅ + 2NO₂ → PCl₃↑+ NO₂Cl↑

При этом образуется смесь газов: пары трихлорида фосфора и хлорида нитрозила. При взаимодействии с водой происходит неполный гидролиз – разложение вещества с образованием хлорокиси фосфора и соляной кислоты:

PCl₅ + H₂O → POCl₃ + 2HCl

При подогревании гидролиз идёт до конца и образуется ортофосфорная кислота и хлороводород:

PCl₅ + 4H₂O → H₃PO₄ + 5HCl

Пентахлорид фосфора может вступать в реакцию с сильными кислотами, при этом формируются их хлорангидриды. Например, при реагировании с концентрированной серной кислотой продуктом реакции является монохлорангидрид серной кислоты, также выделяется фосфорилхлорид и хлороводород:

PCl₅ + H₂SO₄ → ClSO₃OH + POCl₃ + HCl

Хлорид фосфора (V) может вступать в реакцию полимеризации, при этом образуется полимер фосфонилхлорид. Взаимодействие с хлоридом аммония идёт при нагревании:

PCl₅ + NH₄Cl → (PNCl₂)_n + 4HCl

Фосфонилхлорид является неорганической заменой каучука, обладает эластичностью, выдерживает нагревание до высоких температур, прозрачен. Его существенный недостаток – подверженность гидролизу и быстрое разложение.

Хлорангидрид фосфорной кислоты вступает в реакции хлорирования. Хлорирование заключается в перенесении хлора из вещества на субстрат. Хлорирование неорганических веществ приводит к образованию хлоридов:

PCl₅ + 6LiF → LiPF₆ + 5LiCl

Хлорирование органических соединений связано с отщеплением атома водорода и замещением его хлором, либо заменой гидроксильной группировки (-OH). При пониженном температурном режиме хлорид фосфора (V) реагирует с уксусной кислотой:

PCl₅ + CH₃COOH → СH₃COCl + POCl₃ + HCl

Пентахлорид фосфора – ценное сырьё для получения реактива Вильсмайера. Вступая в реакцию с диметилформамидом, он приводит к образованию хлорида диметилхлорметиленаммония:

PCl₅ + C₃H₇NO → [(CH₃)₂NCHCl]Cl

Данный реактив необходим для модификаций ароматических соединений, введения в их структуру альдегидных группировок (-CHO). Хлорид фосфора (V) является кислотой Льюиса, т.е. он притягивает электронную пару, образуя продукт прямого присоединения молекул друг к другу.

Трихлорид фосфора же, напротив, является основанием Льюиса. Вещества такого типа легче отдают электронную пару акцепторам (кислотам), чем принимают сами, это доноры электронов, проявляющие восстановительные свойства.

Хлорид фосфора (III) – предшественник других фосфорсодержащих соединений, он легко переходит в пентахлорид, оксихлорид и тиофосфорилхлорид фосфора. Вещество легко реагирует со спиртами, аминами и фенолами. Для него характерны реакции замещения – взаимодействия, при которых одна функциональная группировка замещается другой (в данном случае – хлором).

Трихлорид фосфора разлагается при смешивании с водой, при этом образуется фосфористая кислота, реакция идёт интенсивно:

PCl₃ + H₂O → H₃PO₃ + 3HCl

При реагировании с фенолами происходит образование фосфатов и фосфитов – солей фосфорной кислоты. Так, при взаимодействии с фенолом и другими соединениями фенольного ряда трихлорид фосфора даёт трифенилфосфит:

PCl₃ + C₆H₅OH → P(С₆H₅O)₃ + 3HCl

Со спиртами реакция протекает по схожему принципу при щелочном значении водородного показателя (в присутствии третичного амина):

PCl₃ + C₂H₅OH + С₆H₉N → P(C₂H₅O)₃ + C₆H₁₀NCl

Если не вносить в реакционную смесь амин, продукты получаются иные: диэтилфосфат, а также хлорид и соляная кислота:

PCl₃ + C₂H₅OH → С₂H₅POH + 2HCl + C₂H₅Cl

Трихлорид фосфора может вступать в реакции с аминами и давать промышленно значимые вещества. Его способность реагировать с азотосодержащими реактивами используется для получения аминофосфонатов при добавлении формальдегида:

PCl₃ + CH₂O + СH₃-NH₂ → CH₂PO(OH)₂NCH₃ + HCl

В ходе реакции образуется фосфорный аналог метиламина (первичная аминокислота), который применяется для производства гербицидов, агентов, способствующих очищению воды от примесей.

Хлорид фосфора (III) реагирует с щелочами, в результате образуется две соли: монофторофосфат натрия и хлорид натрия.

PCl₃ + NaOH → Na₂HPO₃ + 3NaCl + 2H₂O

Получение и производство

Хлорид фосфора (V) в лабораторных условиях получают путём окисления трихлорида фосфора хлором в газообразном состоянии:

PCl₃ + Cl₂ → PCl₅

В промышленном получении используется эта же реакция, но при этом процесс идёт в несколько стадий и со сложным оборудованием:

1. В реактор загружают хлорбензол и четырёххлористый углерод. Реактор снабжён холодильником, барботёром и мешалкой, что необходимо не только для протекания взаимодействия, но и для его интенсификации.
2. Внутрь запускают газообразный хлор, повышают температуру среды до 45 °С. Образуются хлорфосфозены (соединения, в которых между азотом и фосфором имеется двойная связь).
3. В реакторе повышают давление, оставляя смесь на 6-7 часов. В это время идёт образование трихлорида фосфора из загруженных ранее реагентов, он сразу же взаимодействует с хлором, преобразуясь в пентахлорид. Когда анализ проб покажет содержание хлорида фосфора (III) не менее 1%, прекращают внесение хлора.
4. Под большим напором внутрь подают азот, продувают им смесь.
5. Полученный хлорид фосфора (V) фильтруют и отправляют на щадящую сушку.

Ежегодно производят около 10 тысяч тонн пентахлорида. Трихлорида выпускается порядка 1/3 миллиона тонн.  Несмотря на это, процесс получения трихлорида фосфора сложен в технологическом отношении в связи с его высокой реакционной способностью и быстрым переходом в пентахлорид. Основа лабораторного и производственного получения – взаимодействие белого фосфора с газообразным хлором:

P₄ + 6Cl₂ → 4PCl₃

В промышленности добычу вещества осложняет необходимость постоянно забирать из реакционной смеси продукт, чтобы предотвратить его преобразование в пентахлорид. На некоторых заводах организована особая система производства, которая заключается в использовании аппарата, разделяющего реагенты. В нём есть отдельный сосуд, в который подают фосфор и труба для слива хлорида фосфора (III).

Промышленное производство трихлорида строго контролируется законодательством, поскольку соединение может быть использовано для производства химического оружия: иприта – боевого отравляющего вещества.

Воздействие на организм

Хлориды фосфора являются опасными ядами и крайне отрицательно воздействуют на здоровье человека. Трихлорид фосфора – удушливый газ, вызывающий обильное слезоотделение и раздражение слизистых оболочек. Пентахлорид – сильный неорганический яд, порошок при попадании на кожу вызывает глубокие химические ожоги за счёт мощных окислительных свойств.

При вдыхании паров хлоридов возникает рефлекторное сокращения гладкой дыхательной мускулатуры, появляется кашель с большим количеством мокроты, бронхоспазм, отёк лёгких. Случайное проглатывание приводит к отравлению, которое сопровождается рвотой, диареей, сильными режущими болями живота. Может наблюдаться поражение сердечно-сосудистой системы. При этом снижается частота сердечных сокращений, резко возрастает и падает артериальное давление. Возможно поражение центральной нервной системы, возникают судороги, параличи, кома.

Применение

Основная сфера применения хлоридов фосфора – химическая промышленность. Они используются для получения фосфорорганических соединений, необходимых для синтеза удобрений, пестицидов, гербицидов, лекарств. Эти соединения – незаменимые предшественники различных пластификаторов, масляных добавок. Хлориды применяются для получения углеводородов в органическом синтезе.

Применение хлоридов фосфора в химической промышленности

Хлорангидрид фосфорной кислоты – мощный хлорирующий агент. Он применяется в качестве осушающего вещества, т.к. проявляет дегидратирующие свойства. Хлорид фосфора (V) может быть использован для преобразования лекарственных средств. Некоторые синтетические препараты содержат его производные или технология их получения подразумевает применение пентахлорида для создания необходимой среды.

Назначение хлорида фосфора (III) более широкое, что связано с его большей реактивной способностью. Трихлорид применяется:

• при изготовлении лакокрасочных материалов;
• для производства реакционных смесей;
• как сырьё и реактив для реакций органического синтеза;
• для придания нужных свойств пластификаторам;
• в производстве антипиренов.

Поскольку трихлорид фосфора ядовит, на его основе создают средства, уничтожающие сорные растения (гербициды), препараты для избавления от возбудителей опасных заболеваний растений (пестициды), а также продукты для борьбы с насекомыми – инсектициды. Один из таких – диазинон, опасное фосфорсодержащее средство, использующееся как для борьбы с домашними насекомыми (тараканы, клопы, моль), так и для уничтожения вредителей сельского хозяйства: тля, муравьи, жуки.

Где купить и сколько стоит

Приобрести хлорид фосфора может только юридическое лицо с официальным разрешением, поскольку оборот его ограничен законодательно. Трёххлористый фосфор продают заводы-производители от 135 рублей за 1 кг. Пентахлорид продаётся не только оптом, но и в розницу в магазинах, специализирующихся на химических реактивах. Стоимость существенно отличается. Цена 1 кг вещества порядка 5500 рублей, в то время как 100 грамм можно купить за 800 рублей. Оптовая стоимость составляет около 120 руб/кг.

Токсичность, меры предосторожности

Хлорид фосфора – это крайне токсичное соединение. Оба вида относятся ко 2 классу опасности – высокоопасные вещества. 600 промилле (либо в концентрации 140 мгм³) трихлорида фосфора – летальная доза, убивающая человека за несколько минут. Симптомы отравления при вдыхании могут проявиться не сразу, но действие яда на организм комплексное, т.е. поражаются сразу несколько систем органов. Пентахлорид приводит к серьёзным ожогам кожи и слизистых оболочек, провоцирует некроз и отмирание тканей, при попадании внутрь – расплавление органов. Предельно допустимая концентрация хлоридов фосфора в воздухе – 0,2 мг/м³.

Меры предосторожности заключаются в крайне аккуратном обращении с хлоридами фосфора. Необходимо надевать защитную одежду, покрывающую всё тело, а также носить респиратор, в котором регулярно менять фильтр. При предположительном отравлении необходимо немедленно обратиться к врачу. На производстве нужно соблюдать все требования техники безопасности.

Заключение

Хлорид фосфора – это неорганическая фосфорная соль соляной кислоты. В зависимости от степени окисления фосфора возможно существование двух разновидностей: пентахлорид и трихлорид. Они отличаются физико-химическими свойствами. Пентахлорид более стабилен, в то время как трёххлористый фосфор – более активен за счёт свободной электронной пары. Он легко преобразуется в другие фосфорсодержащие соединения, поэтому важен для органического синтеза и многих других реакций. Хлориды фосфора крайне опасны и смертельны для человека, других животных и даже бактерий. За счёт этого они применяются для изготовления пестицидов, инсектицидов и гербицидов. Кроме того, фосфорные соли соляной кислоты применяются для получения пластификаторов, красок, лекарственных препаратов.

Читайте также:

• Хлорид калия: описание, свойства инструкция, применение
• Хлорид магния Е511: описание, применение, инструкция, польза и вред
• Хлорид аммония (нашатырь, Е510): описание, реакции, применение
• Формальдегид: опасность, влияние на организм, где содержится

From Wikipedia, the free encyclopedia

Phosphorus pentachloride

Names
IUPAC names Phosphorus pentachloride Pentachloro-λ5-phosphane
Other names Pentachlorophosphorane
Identifiers
CAS Number	10026-13-8
3D model (JSmol)	Interactive image
ChemSpider	23204
ECHA InfoCard	100.030.043
EC Number	233-060-3
PubChem CID	24819
RTECS number	TB6125000
UNII	0EX753TYDU
UN number	1806
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID9033896
InChI InChI=1S/Cl5P/c1-6(2,3,4)5  Key: UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N  InChI=1/Cl5P/c1-6(2,3,4)5 Key: UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYAP
SMILES ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl
Properties
Chemical formula	Cl5P
Molar mass	208.22 g·mol−1
Appearance	yellowish white crystals
Odor	pungent, unpleasant[1]
Density	2.1 g/cm3
Melting point	160.5 °C (320.9 °F; 433.6 K)
Boiling point	166.8 °C (332.2 °F; 439.9 K) sublimation
Solubility in water	reacts
Solubility	soluble in CS2, chlorocarbons, benzene
Vapor pressure	1.11 kPa (80 °C) 4.58 kPa (100 °C)[2]
Structure
Crystal structure	tetragonal
Coordination geometry	D3h (trigonal bipyramidal)
Dipole moment	0 D
Thermochemistry
Heat capacity (C)	111.5 J/mol·K[2]
Std molar entropy (S⦵298)	364.2 J/mol·K[2]
Hazards
GHS labelling:
Pictograms	[3]
Signal word	Danger
Hazard statements	H302, H314, H330, H373[3]
Precautionary statements	P260, P280, P284, P305+P351+P338, P310[3]
NFPA 704 (fire diamond)	3 0 2 W
Flash point	Non-flammable
Lethal dose or concentration (LD, LC):
LD50 (median dose)	660 mg/kg (rat, oral)[4]
LC50 (median concentration)	205 mg/m3 (rat)[4]
LCLo (lowest published)	1020 mg/m3 (mouse, 10 min)[4]
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)	TWA 1 mg/m3[1]
REL (Recommended)	TWA 1 mg/m3[1]
IDLH (Immediate danger)	70 mg/m3[1]
Safety data sheet (SDS)	ICSC 0544
Related compounds
Related phosphorus pentahalides	Phosphorus pentafluoride Phosphorus pentabromide Phosphorus pentaiodide
Related compounds	Phosphorus trichloride Phosphoryl chloride
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).  verify (what is  ?) Infobox references

Phosphorus pentachloride is the chemical compound with the formula PCl₅. It is one of the most important phosphorus chlorides, others being PCl₃ and POCl₃. PCl₅ finds use as a chlorinating reagent. It is a colourless, water-sensitive and moisture-sensitive solid, although commercial samples can be yellowish and contaminated with hydrogen chloride.

Structure[edit]

The structures for the phosphorus chlorides are invariably consistent with VSEPR theory. The structure of PCl₅ depends on its environment. Gaseous and molten PCl₅ is a neutral molecule with trigonal bipyramidal geometry and (D_3h) symmetry. The hypervalent nature of this species (as well as of PCl⁻
₆, see below) can be explained with the inclusion of non-bonding molecular orbitals (molecular orbital theory) or resonance (valence bond theory). This trigonal bipyramidal structure persists in nonpolar solvents, such as CS₂ and CCl₄.^[5] In the solid state PCl₅ is an ionic compound, formulated PCl⁺
₄PCl⁻
₆.^[6]

In solutions of polar solvents, PCl₅ undergoes self-ionization.^[8] Dilute solutions dissociate according to the following equilibrium:

PCl₅ ⇌ PCl⁺
₄ + Cl⁻

At higher concentrations, a second equilibrium becomes more prevalent:

2 PCl₅ ⇌ PCl⁺
₄ + PCl⁻
₆

The cation PCl⁺
₄ and the anion PCl⁻
₆ are tetrahedral and octahedral, respectively. At one time, PCl₅ in solution was thought to form a dimeric structure, P₂Cl₁₀, but this suggestion is not supported by Raman spectroscopic measurements.

[edit]

AsCl₅ and SbCl₅ also adopt trigonal bipyramidal structures. The relevant bond distances are 211 pm (As−Cl_eq), 221 pm (As−Cl_ax), 227 pm (Sb−Cl_eq), and 233.3 pm (Sb−Cl_ax).^[9] At low temperatures, SbCl₅ converts to the dimer, dioctahedral Sb₂Cl₁₀, structurally related to niobium pentachloride.

Preparation[edit]

PCl₅ is prepared by the chlorination of PCl₃.^[10] This reaction is used to produce around 10,000 tonnes of PCl₅ per year (as of 2000).^[6]

PCl₃ + Cl₂ ⇌ PCl₅   (ΔH = −124 kJ/mol)

PCl₅ exists in equilibrium with PCl₃ and chlorine, and at 180 °C the degree of dissociation is about 40%.^[6] Because of this equilibrium, samples of PCl₅ often contain chlorine, which imparts a greenish coloration.

Reactions[edit]

Hydrolysis[edit]

In its most characteristic reaction, PCl₅ reacts upon contact with water to release hydrogen chloride and give phosphorus oxides. The first hydrolysis product is phosphorus oxychloride:

PCl₅ + H₂O → POCl₃ + 2 HCl

In hot water, hydrolysis proceeds completely to orthophosphoric acid:

PCl₅ + 4 H₂O → H₃PO₄ + 5 HCl

Lewis acidity[edit]

Phosphorus pentachloride is a Lewis acid. This property underpins many of its characteristic reactions, autoionization, chlorinations, hydrolysis. A well studied adduct is PCl₅(pyridine).^[11]

Chlorination of organic compounds[edit]

In synthetic chemistry, two classes of chlorination are usually of interest: oxidative chlorinations and substitutive chlorinations. Oxidative chlorinations entail the transfer of Cl₂ from the reagent to the substrate. Substitutive chlorinations entail replacement of O or OH groups with chloride. PCl₅ can be used for both processes.

Upon treatment with PCl₅, carboxylic acids convert to the corresponding acyl chloride.^[12] The following mechanism has been proposed:^[13]

It also converts alcohols to alkyl chlorides. Thionyl chloride is more commonly used in the laboratory because the resultant sulfur dioxide is more easily separated from the organic products than is POCl₃.

PCl₅ reacts with a tertiary amides, such as dimethylformamide (DMF), to give dimethylchloromethyleneammonium chloride, which is called the Vilsmeier reagent, [(CH₃)₂N=CClH]Cl. More typically, a related salt is generated from the reaction of DMF and POCl₃. Such reagents are useful in the preparation of derivatives of benzaldehyde by formylation and for the conversion of C−OH groups into C−Cl groups.^[14]

It is especially renowned for the conversion of C=O groups to CCl₂ groups.^[15] For example, benzophenone and phosphorus pentachloride react to give the diphenyldichloromethane:^[16]

(C₆H₅)₂CO + PCl₅ → (C₆H₅)₂CCl₂ + POCl₃

The electrophilic character of PCl₅ is highlighted by its reaction with styrene to give, after hydrolysis, phosphonic acid derivatives.^[17]

[edit]

Both PCl₃ and PCl₅ convert R₃COH groups to the chloride R₃CCl. The pentachloride is however a source of chlorine in many reactions. It chlorinates allylic and benzylic CH bonds. PCl5 bears a greater resemblance to SO₂Cl₂, also a source of Cl₂. For oxidative chlorinations on the laboratory scale, sulfuryl chloride is often preferred over PCl₅ since the gaseous SO₂ by-product is readily separated.

Chlorination of inorganic compounds[edit]

As for the reactions with organic compounds, the use of PCl₅ has been superseded by SO₂Cl₂. The reaction of phosphorus pentoxide and PCl₅ produces POCl₃ :^{[18][page needed]}

6 PCl₅ + P₄O₁₀ → 10 POCl₃

PCl₅ chlorinates nitrogen dioxide to form unstable nitryl chloride:

PCl₅ + 2 NO₂ → PCl₃ + 2 NO₂Cl

2 NO₂Cl → 2 NO₂ + Cl₂

PCl₅ is a precursor for lithium hexafluorophosphate, LiPF₆. Lithium hexafluorophosphate is a commonly employed salt in electrolytes in lithium ion batteries.^[19] LiPF
₆ is produced by the reaction of PCl
₅ with lithium fluoride, with lithium chloride as a side product:

PCl₅ + 6 LiF → LiPF₆ + 5 LiCl

Safety[edit]

PCl₅ is a dangerous substance as it reacts violently with water. It is also corrosive when in contact with skin and can be fatal when inhaled.

History[edit]

Phosphorus pentachloride was first prepared in 1808 by the English chemist Humphry Davy.^[20] Davy’s analysis of phosphorus pentachloride was inaccurate;^[21] the first accurate analysis was provided in 1816 by the French chemist Pierre Louis Dulong.^[22]

See also[edit]

• Phosphorus halides
• Phosphorus trichloride
• Phosphoryl chloride
• Phosphorus trifluorodichloride

References[edit]

External links[edit]

• The period 3 chlorides
• International Chemical Safety Card 0544
• CDC — NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards

From Wikipedia, the free encyclopedia

Phosphorus pentachloride

Names
IUPAC names Phosphorus pentachloride Pentachloro-λ5-phosphane
Other names Pentachlorophosphorane
Identifiers
CAS Number	10026-13-8
3D model (JSmol)	Interactive image
ChemSpider	23204
ECHA InfoCard	100.030.043
EC Number	233-060-3
PubChem CID	24819
RTECS number	TB6125000
UNII	0EX753TYDU
UN number	1806
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID9033896
InChI InChI=1S/Cl5P/c1-6(2,3,4)5  Key: UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N  InChI=1/Cl5P/c1-6(2,3,4)5 Key: UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYAP
SMILES ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl
Properties
Chemical formula	Cl5P
Molar mass	208.22 g·mol−1
Appearance	yellowish white crystals
Odor	pungent, unpleasant[1]
Density	2.1 g/cm3
Melting point	160.5 °C (320.9 °F; 433.6 K)
Boiling point	166.8 °C (332.2 °F; 439.9 K) sublimation
Solubility in water	reacts
Solubility	soluble in CS2, chlorocarbons, benzene
Vapor pressure	1.11 kPa (80 °C) 4.58 kPa (100 °C)[2]
Structure
Crystal structure	tetragonal
Coordination geometry	D3h (trigonal bipyramidal)
Dipole moment	0 D
Thermochemistry
Heat capacity (C)	111.5 J/mol·K[2]
Std molar entropy (S⦵298)	364.2 J/mol·K[2]
Hazards
GHS labelling:
Pictograms	[3]
Signal word	Danger
Hazard statements	H302, H314, H330, H373[3]
Precautionary statements	P260, P280, P284, P305+P351+P338, P310[3]
NFPA 704 (fire diamond)	3 0 2 W
Flash point	Non-flammable
Lethal dose or concentration (LD, LC):
LD50 (median dose)	660 mg/kg (rat, oral)[4]
LC50 (median concentration)	205 mg/m3 (rat)[4]
LCLo (lowest published)	1020 mg/m3 (mouse, 10 min)[4]
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)	TWA 1 mg/m3[1]
REL (Recommended)	TWA 1 mg/m3[1]
IDLH (Immediate danger)	70 mg/m3[1]
Safety data sheet (SDS)	ICSC 0544
Related compounds
Related phosphorus pentahalides	Phosphorus pentafluoride Phosphorus pentabromide Phosphorus pentaiodide
Related compounds	Phosphorus trichloride Phosphoryl chloride
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).  verify (what is  ?) Infobox references

Phosphorus pentachloride is the chemical compound with the formula PCl₅. It is one of the most important phosphorus chlorides, others being PCl₃ and POCl₃. PCl₅ finds use as a chlorinating reagent. It is a colourless, water-sensitive and moisture-sensitive solid, although commercial samples can be yellowish and contaminated with hydrogen chloride.

Structure[edit]

The structures for the phosphorus chlorides are invariably consistent with VSEPR theory. The structure of PCl₅ depends on its environment. Gaseous and molten PCl₅ is a neutral molecule with trigonal bipyramidal geometry and (D_3h) symmetry. The hypervalent nature of this species (as well as of PCl⁻
₆, see below) can be explained with the inclusion of non-bonding molecular orbitals (molecular orbital theory) or resonance (valence bond theory). This trigonal bipyramidal structure persists in nonpolar solvents, such as CS₂ and CCl₄.^[5] In the solid state PCl₅ is an ionic compound, formulated PCl⁺
₄PCl⁻
₆.^[6]

In solutions of polar solvents, PCl₅ undergoes self-ionization.^[8] Dilute solutions dissociate according to the following equilibrium:

PCl₅ ⇌ PCl⁺
₄ + Cl⁻

At higher concentrations, a second equilibrium becomes more prevalent:

2 PCl₅ ⇌ PCl⁺
₄ + PCl⁻
₆

The cation PCl⁺
₄ and the anion PCl⁻
₆ are tetrahedral and octahedral, respectively. At one time, PCl₅ in solution was thought to form a dimeric structure, P₂Cl₁₀, but this suggestion is not supported by Raman spectroscopic measurements.

[edit]

AsCl₅ and SbCl₅ also adopt trigonal bipyramidal structures. The relevant bond distances are 211 pm (As−Cl_eq), 221 pm (As−Cl_ax), 227 pm (Sb−Cl_eq), and 233.3 pm (Sb−Cl_ax).^[9] At low temperatures, SbCl₅ converts to the dimer, dioctahedral Sb₂Cl₁₀, structurally related to niobium pentachloride.

Preparation[edit]

PCl₅ is prepared by the chlorination of PCl₃.^[10] This reaction is used to produce around 10,000 tonnes of PCl₅ per year (as of 2000).^[6]

PCl₃ + Cl₂ ⇌ PCl₅   (ΔH = −124 kJ/mol)

PCl₅ exists in equilibrium with PCl₃ and chlorine, and at 180 °C the degree of dissociation is about 40%.^[6] Because of this equilibrium, samples of PCl₅ often contain chlorine, which imparts a greenish coloration.

Reactions[edit]

Hydrolysis[edit]

In its most characteristic reaction, PCl₅ reacts upon contact with water to release hydrogen chloride and give phosphorus oxides. The first hydrolysis product is phosphorus oxychloride:

PCl₅ + H₂O → POCl₃ + 2 HCl

In hot water, hydrolysis proceeds completely to orthophosphoric acid:

PCl₅ + 4 H₂O → H₃PO₄ + 5 HCl

Lewis acidity[edit]

Phosphorus pentachloride is a Lewis acid. This property underpins many of its characteristic reactions, autoionization, chlorinations, hydrolysis. A well studied adduct is PCl₅(pyridine).^[11]

Chlorination of organic compounds[edit]

In synthetic chemistry, two classes of chlorination are usually of interest: oxidative chlorinations and substitutive chlorinations. Oxidative chlorinations entail the transfer of Cl₂ from the reagent to the substrate. Substitutive chlorinations entail replacement of O or OH groups with chloride. PCl₅ can be used for both processes.

Upon treatment with PCl₅, carboxylic acids convert to the corresponding acyl chloride.^[12] The following mechanism has been proposed:^[13]

It also converts alcohols to alkyl chlorides. Thionyl chloride is more commonly used in the laboratory because the resultant sulfur dioxide is more easily separated from the organic products than is POCl₃.

PCl₅ reacts with a tertiary amides, such as dimethylformamide (DMF), to give dimethylchloromethyleneammonium chloride, which is called the Vilsmeier reagent, [(CH₃)₂N=CClH]Cl. More typically, a related salt is generated from the reaction of DMF and POCl₃. Such reagents are useful in the preparation of derivatives of benzaldehyde by formylation and for the conversion of C−OH groups into C−Cl groups.^[14]

It is especially renowned for the conversion of C=O groups to CCl₂ groups.^[15] For example, benzophenone and phosphorus pentachloride react to give the diphenyldichloromethane:^[16]

(C₆H₅)₂CO + PCl₅ → (C₆H₅)₂CCl₂ + POCl₃

The electrophilic character of PCl₅ is highlighted by its reaction with styrene to give, after hydrolysis, phosphonic acid derivatives.^[17]

[edit]

Both PCl₃ and PCl₅ convert R₃COH groups to the chloride R₃CCl. The pentachloride is however a source of chlorine in many reactions. It chlorinates allylic and benzylic CH bonds. PCl5 bears a greater resemblance to SO₂Cl₂, also a source of Cl₂. For oxidative chlorinations on the laboratory scale, sulfuryl chloride is often preferred over PCl₅ since the gaseous SO₂ by-product is readily separated.

Chlorination of inorganic compounds[edit]

As for the reactions with organic compounds, the use of PCl₅ has been superseded by SO₂Cl₂. The reaction of phosphorus pentoxide and PCl₅ produces POCl₃ :^{[18][page needed]}

6 PCl₅ + P₄O₁₀ → 10 POCl₃

PCl₅ chlorinates nitrogen dioxide to form unstable nitryl chloride:

PCl₅ + 2 NO₂ → PCl₃ + 2 NO₂Cl

2 NO₂Cl → 2 NO₂ + Cl₂

PCl₅ is a precursor for lithium hexafluorophosphate, LiPF₆. Lithium hexafluorophosphate is a commonly employed salt in electrolytes in lithium ion batteries.^[19] LiPF
₆ is produced by the reaction of PCl
₅ with lithium fluoride, with lithium chloride as a side product:

PCl₅ + 6 LiF → LiPF₆ + 5 LiCl

Safety[edit]

PCl₅ is a dangerous substance as it reacts violently with water. It is also corrosive when in contact with skin and can be fatal when inhaled.

History[edit]

Phosphorus pentachloride was first prepared in 1808 by the English chemist Humphry Davy.^[20] Davy’s analysis of phosphorus pentachloride was inaccurate;^[21] the first accurate analysis was provided in 1816 by the French chemist Pierre Louis Dulong.^[22]

See also[edit]

• Phosphorus halides
• Phosphorus trichloride
• Phosphoryl chloride
• Phosphorus trifluorodichloride

References[edit]

External links[edit]

• The period 3 chlorides
• International Chemical Safety Card 0544
• CDC — NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards

У этого термина существуют и другие значения, см. Хлорид фосфора.

Хлорид фосфора(V)
Общие
Систематическое наименование	Хлорид фосфора(V)
Химическая формула	PCl5
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	белый порошок
Отн. молек. масса	208.22 а. е. м.
Молярная масса	208.22 г/моль
Плотность	1.6 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	160 °C
Температура кипения	возгоняется при 159 °C
Химические свойства
Растворимость в воде	реагирует г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	10026-13-8
SMILES	ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl

Пентахлор́ид фо́сфора (хлорид фосфора(V), хлорангидрид фо́сфорной кислоты, пятихлористый фосфор) — соединение фосфора и хлора с формулой PCl₅.

Молекула PCl₅ в газообразном или жидком состояниях имеет конфигурацию тригональной бипирамиды с атомом фосфора в основании. Твёрдый пентахлорид фосфора состоит из тетраэдрических ионов [PCl₄]⁺ и октаэдрических ионов [РCl₆]⁻ (d P—Cl в тетраэдре 0,197 нм, в октаэдре 0,204 нм (экваториальные) и 0,208 нм (апикальные)).

Свойства

При нагревании выше 300 °C, полностью разлагается на PCl₃ и Cl₂.

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

PCl₅ + H₂O → POCl₃ + 2 HCl

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

PCl₅ + 4 H₂O → H₃PO₄ + 5 HCl

Для РCl₅ характерны реакции окислительного хлорирования:

PCl₅ + 2 NO₂ → PCl₃ + 2NO₂Cl

C концентрированой серной кислотой образует хлорсульфоновую кислоту:

PCl₅ + H₂SO₄ → ClSO₂OH + POCl₃ + HCl

При нагревании РCl₅ и NH₄Cl происходит реакция образования полимера фосфонитрилхлорида:

nPCl₅ + nNH₄Cl → (PNCl₂)_n + 4nHCl

(PNCl₂)_n — прозрачное эластичное вещество, «неорганический каучук». Выдерживает нагревание выше 200 °C. К сожалению, фосфонитрилхлорид сравнительно легко гидролизуется, что затрудняет его практическое использование. Заменой атомов Cl на органические радикалы можно получить водоустойчивые полимеры.

Получение

Получают действием избытка хлора на хлорид фосфора(III):

PCl₃ + Cl₂ PCl₅ ΔH = −124 кДж/моль

Применение

PCl₅ — сильный хлорирующий агент, его используют при получении хлорангидридов фосфорных и фосфоновых кислот из олефинов, в производстве лекарственных средств и красителей.

Токсичность

Токсичен, ПДК 0,2 мг/м³.

Литература

• Н. С. Ахметов, «Общая и неорганическая химия». — М.: Высшая школа, 2001.
• Г. Реми, «Курс неорганической химии». — М.: Иностранная литература, 1963.
• Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон, «Современная неорганическая химия». — М.: Мир, 1969.

Справочник содержит названия веществ и описания химических формул (в т.ч. структурные формулы и скелетные формулы).

---

Пентахлорид фосфора, хлорангидрид фосфорной кислоты, пятихлористый фосфор) — высший хлорид фосфора, бинарное неорганическое химическое соединение фосфора и хлора с формулой PCl₅. Зеленовато-белые или желтоватые кристаллы тетрагональной сингонии с неприятным раздражающим запахом.

Хлорид фосфора​(V)​
Общие
Систематическое наименование	Хлорид фосфора​(V)​
Хим. формула	PCl5
Рац. формула	PCl5
Физические свойства
Состояние	зеленовато-белый или желтоватый порошок
Молярная масса	208,22 г/моль
Плотность	2,11
Термические свойства
Температура
• плавления	160
• сублимации	159 °C
Мол. теплоёмк.	113,32 (газ) Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	−376,0 кДж/моль
Давление пара	1 ± 1 мм рт.ст.
Химические свойства
Растворимость
• в воде	реагирует
Классификация
Рег. номер CAS	10026-13-8
PubChem	24819
Рег. номер EINECS	233-060-3
SMILES	ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl
InChI	1S/Cl5P/c1-6(2,3,4)5 UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N
RTECS	TB6125000
ChEBI	30335
Номер ООН	1806
ChemSpider	23204
Безопасность
ЛД50	100 мг/кг
Токсичность	ядовит, сильный окислитель
NFPA 704

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):

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

Для РCl₅ характерны реакции окислительного хлорирования:

C концентрированной серной кислотой образует хлорсульфоновую кислоту:

При нагревании РCl₅ и NH₄Cl происходит реакция образования полимера фосфонитрилхлорида:

(ΔH = 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) PCl₅ 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)