Trifluoruro di fosforo

Trifluoruro di fosforo
Struttura di Lewis del composto
Struttura 3D a sfere del composto
Nome IUPAC
Trifluoruro di fosforo
Nomi alternativi
Trifluorofosfina Fluoruro fosforoso
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	PF3
Massa molecolare (u)	87,97
Aspetto	gas incolore e inodore
Numero CAS	7783-55-3
Numero EINECS	232-008-7
PubChem	62665
SMILES	FP(F)F
Proprietà chimico-fisiche
Densità (kg·m^−3, in c.s.)	3,91
Solubilità in acqua	idrolisi lenta
Temperatura di fusione	-151,5 °C (121,7 K)
Temperatura di ebollizione	-101,8 °C (171,3 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH^0 (kJ·mol^−1)	-945
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	non infiammabile
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	280 - 330 - 314 - EUH071

Il trifluoruro di fosforo è un composto binario del fosforo trivalente con il fluoro, avente formula molecolare PF₃. A temperatura e pressione standard si presenta come un gas incolore e inodore. È estremamente tossico e reagisce lentamente con l'acqua. Viene usato come legante nei complessi di metalli in bassi stati di ossidazione. Come tale, ha un comportamento simile al monossido di carbonio nei metallocarbonili, e in effetti la sua tossicità è dovuta alla capacità di legarsi al ferro dell'emoglobina.

Proprietà chimico-fisiche

La lunghezza di legame P-F è di 156 pm, mentre l'angolo di legame F-P-F nel trifluoruro di fosforo è pari a 96,3°. Il trifluoruro di fosforo gassoso ha un'entalpia standard di formazione di -945 kJ/mol (-226 kcal/mol). L'atomo di fosforo ha un chemical shift ^31P-NMR di 97 ppm (rispetto a H₃PO₄).

Preparazione

A differenza degli altri alogenuri di fosforo (PCl₃, PBr₃ e PI₃) il trifluoruro di fosforo non viene preparato per sintesi dagli elementi, ma per reazione del tricloruro di fosforo con vari fluoruri, quali HF, CaF₂, ZnF₂, AsF₃ e SbF₃:

${\displaystyle {\ce {2 PCl3 + 3 CaF2 -> 2 PF3 + 3 CaCl2}}}$

${\displaystyle {\ce {2 PCl3 + 3 ZnF2 -> 2 PF3 + 3 ZnCl2}}}$

Reattività

Il trifluoruro di fosforo reagisce lentamente con l'acqua per dare l'acido fosforoso e l'acido fluoridrico:

${\displaystyle {\ce {PF3 + 3 H2O -> H3PO3 + 3 HF}}}$

La reazione è più veloce in ambiente alcalino; in questo caso si forma come intermedio l'acido monofluorofosforoso (H₂PO₂F):

${\displaystyle {\ce {PF3 + 2 OH- -> H2PO2F + 2 F-}}}$

Il trifluoruro di fosforo attacca il vetro solo ad alte temperature. Con metalli a caldo, forma fosfiti e floruri di varia natura. Con basi di Lewis come l'ammoniaca, produce addotti, mentre viene ossidato da agenti ossidanti quali bromo e permanganato di potassio.

Come legante, il trifluoruro di fosforo si comporta da forte accettore π, infatti può formare diversi complessi con metalli a basso stato di ossidazione. Ha caratteristiche simili al monossido di carbonio, ma a differenza di quest'ultimo forma complessi metallici i cui analoghi metallocarbonilici risultano instabili. Ad esempio, è noto il complesso Pd(PF₃)₄, mentre non esiste l'analogo Pd(CO)₄. Generalmente i complessi M(PF₃)_x sono preparati dai corrispondenti metallocarbonili con perdita di monossido di carbonio. Tuttavia, il nichel reagisce direttamente con il trifluoruro di fosforo a 100 °C sotto una pressione di 35 MPa per formare Ni(PF₃)_4, l'analogo di Ni(CO)₄:

${\displaystyle {\ce {Ni + 4 PF3 -> Ni(PF3)4}}}$

Cr(PF₃)₆, l'analogo di Cr(CO)₆, può essere preparato a partire dal dibenzenecromo:

${\displaystyle {\ce {Cr(C6H6)2 + 6 PF3 -> Cr(PF3)6 + 2 C6H6}}}$

Precauzioni

Il trifluoruro di fosforo è simile al monossido di carbonio per quanto riguarda l'attività biologica. Esso infatti è un gas che si lega fortemente al ferro dell'emoglobina, impedendo al sangue l'assorbimento dell'ossigeno. Per questo, è particolarmente tossico, e la sua tossicità è comparabile a quella del fosgene.

Bibliografia

• Greenwood, N. N. e Earnshaw, A., Chimica degli elementi, volume 1, PICCIN.
• Bertini, I. e Mani, F., Chimica Inorganica, CEDAM, ISBN 978-88-13-16631-1.
• Lee, J. D., Chimica Inorganica, PICCIN, 2000, ISBN 978-88-29-91528-6.

Voci correlate

• Tricloruro di fosforo
• Tribromuro di fosforo
• Triioduro di fosforo

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