Trichlorek fosforylu

Trichlorek fosforylu
Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) konst. trichlorek tlenek fosforu podst. trichloro-λ5-fosfanon addyt. trichlorydooksydofosfor Inne nazwy i oznaczenia półsyst. trichlorek fosforylu inne tlenochlorek fosforu(V), chlorek fosforylu
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	POCl3
Masa molowa	153,33 g/mol
Wygląd	bezbarwna ciecz[1]
Identyfikacja
Numer CAS	10025-87-3
PubChem	24813
InChI InChI=1S/Cl3OP/c1-5(2,3)4 XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 1,645 g/cm³[1]; ciecz Rozpuszczalność w wodzie reaguje z wodą[1] w innych rozpuszczalnikach rozpuszczalny w benzenie, eterze dietylowym i chloroformie[1] Temperatura topnienia 1,18 °C[1] Temperatura wrzenia 105,5 °C[1] Napięcie powierzchniowe 32,03 mN/m (25 °C)[2] 28,85 mN/m (50 °C)[2] 25,66 mN/m (50 °C)[2] Prężność pary 4,97 kPa (25 °C)[3] 10 kPa (39,9 °C)[4] 100 kPa (105,0 °C)[4]
Budowa Moment dipolowy 2,54 ± 0,05 D[5]
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2017-08-29] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[6] Niebezpieczeństwo Zwroty H H302, H314, H330, H372, EUH014, EUH029 Zwroty P P260, P280, P301+P310+P330, P303+P361+P353, P304+P310+P340, P305+P351+P338, P403+P233 Numer RTECS TH4897000 Dawka śmiertelna LD50 36 mg/kg (szczur, doustnie)[7]
Podobne związki
Podobne związki	fosgen, dichlorek sulfurylu, dichlorek tionylu
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Trichlorek fosforylu, POCl
3 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy chlorków kwasowych, zawierający grupę fosforylową P=O oraz trzy atomy chloru przyłączone do atomu fosforu.

Przemysłowo jest otrzymywany z trichlorku fosforu i tlenu lub pięciotlenku fosforu. Znajduje zastosowanie jako surowiec do otrzymywania fosforanów organicznych, katalizatorów, plastyfikatorów, środków chlorujących.

Budowa

Podobnie jak fosforany, cząsteczka tego związku ma kształt tetraedru. Występują w niej trzy wiązania pojedyncze P−Cl oraz bardzo silne wiązanie podwójne P=O z szacowaną energią dysocjacji około 533,5 kJ/mol.

Długości wiązań i struktury mezomeryczne grupy fosforylowej w tlenochlorku fosforu

Własności chemiczne

Chlorek fosforylu to bezbarwna ciecz, dymiąca na powietrzu wskutek hydrolizy, powodującej powstanie kwasu fosforowego i duszących oparów kwasu solnego. Reaguje z wodą i alkoholami dając odpowiednio kwas fosforowy lub jego estry:

O=PCl
3 + 3H
2O → O=P(OH)
3 + 3HCl

O=PCl
3 + 3ROH → O=P(OR)
3 + 3HCl

ROH oznacza alkohol

Reakcje te często prowadzi się w obecności pirydyny lub amin neutralizujących wydzielający się chlorowodór.

Ogrzewanie z nadmiarem fenoli w obecności katalizatora będącego kwasem Lewisa, na przykład chlorku magnezu, daje fosforany triarylowe:

3ArOH + O=PCl
3 → O=P(OAr)
3 + 3HCl

Związek może również działać jako zasada Lewisa, tworząc addukty z kwasami Lewisa, jak na przykład z tetrachlorkiem tytanu:

Cl
3P+
−O−
+ TiCl
4 → Cl
3P+
−O−
−TiCl
4

Addukt z chlorkiem glinu (POCl
3·AlCl
3) jest bardzo stabilny, w związku z tym POCl
3 można używać do dokładnego usuwania AlCl
3 ze środowiska reakcji Friedla-Craftsa. POCl
3 reaguje w obecności AlCl
3 z bromowodorem dając POBr
3.

Otrzymywanie

Związek można wytworzyć w reakcji trichlorku fosforu z tlenem w temperaturze od 20 do 25 °C (użycie powietrza nie jest skuteczne):

2PCl
3 + O
2 → 2O=PCl
3

Inną metodą syntezy jest reakcja pentachlorku fosforu (PCl
5) i dekatlenku tetrafosforu (P
4O
10). Ponieważ oba te związki są ciałami stałymi, reakcję przeprowadza się przez chlorowanie mieszaniny ciekłego PCl
3 z P
4O
10. Powoduje to powstanie PCl
5 in situ. W miarę zużywania PCl
3 rozpuszczalnikiem staje się wytworzony POCl
3:

6PCl
3 + 6Cl
2 → 6PCl
5

6PCl
5 + P
4O
10 → 10POCl
3

Obie te metody są stosowane przemysłowo^[8].

Chlorek fosforu(V) w reakcji z jednym ekwiwalentem wody również daje POCl
3, ale reakcję tę jest trudniej kontrolować, gdyż POCl
3 może ulegać dalszej reakcji z wodą, zgodnie z dwuetapowym mechanizmem hydrolizy PCl
5^[9]:

PCl
5 + H
2O → POCl
3 + 2HCl

POCl
3 + 3H
2O → H
3PO
4 + 3HCl

Zastosowanie

Najważniejszym zastosowaniem tego związku jest wytwarzanie triarylowych fosforanów takich, jak fosforan trifenylu OP(OC
6H
5)
3 i trikrezolu OP(OC
6H
4CH
3)
3. Używane są one jako plastyfikatory PCW oraz substancje nadające ogniotrwałość. Fosforany trialkilowe, jak fosforan tributylu, są stosowane jako rozpuszczalniki w ekstrakcji ciecz-ciecz w przerobie zużytego paliwa jądrowego.

Przypisy

Bibliografia

• CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4987-5429-3 .