Трихлорид фосфору

Хлорид фосфору(III)
Назва за IUPAC	Хлорид фосфору(III)
Інші назви	Трихлорид фосфору
Ідентифікатори
Номер CAS	7719-12-2
PubChem	24387
Номер EINECS	231-749-3
ChEBI	30334
RTECS	TH3675000
SMILES	ClP(Cl)Cl
InChI	InChI=1S/Cl3P/c1-4(2)3
Номер Гмеліна	1869
Властивості
Молекулярна формула	PCl3
Молярна маса	137,33 г/моль
Зовнішній вигляд	безбарвна рідина
Запах	різкий запах HCl (через гідроліз)
Густина	1,574 г/см^3
Тпл	-93,6
Розчинність (вода)	Гідролізється
Розчинність (other solvents)	розчинний у бензені, Et20, CS2, хлороформ, CCl4, СH3CN реагує з EtOH, EtOAc
Тиск насиченої пари	13,3 кПа
Показник заломлення (nD)	1,5122 (21 °C)
В'язкість	0,65 сП (0 °C) 0,438 сП (50 °C)
Дипольний момент	0,97 D
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfH^o 298	−319.7 кДж/моль
Небезпеки
ГДК (США)	TWA 0,5 ppm (3 мг/м^3)
ЛД50	18 мг/кг (щурі, перорально)
Класифікація ЄС	T+ Xn C
R-фрази	Шаблон:R14-Шаблон:R26/28-R35-Шаблон:R48/20
S-фрази	(S1/2)-Шаблон:S7/8-S26-S36/37/39-S45
NFPA 704	0 4 2
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Хлори́д фо́сфору(III), також трихлори́д фо́сфору — сполука фосфору і хлору, що має формулу PCl₃ та структуру тригональної піраміди. Це важливий для хімічної індустрії реагент, що використовується в синтезі органічних сполук.

Отримання

Світове виробництво трихлориду фосфору вимірюється сотнями тисяч тон в рік.[1] Промислово його отримують продуванням хлору крізь розчин білого фосфору в самому PCl₃, з поступовим виведенням PCl₅ з системи, щоб запобігти подальшому окисненню в пентахлорид.

${\displaystyle \mathrm {P_{4}+6Cl_{2}\rightarrow 4PCl_{3}} }$

Хімічні властивості

Формальним ступенем окиснення фосфору в PCl₃ є +3. Атом фосфору в PCl₃ доволі сильно збіднений електронами і в більшості реакцій виступає електрофільним центром. Це також підтверджує хімічний зсув ядер ^31P в ЯМР, який становить близько +220 ppm, що відповідає дуже низькій електронній густині на атомі фосфору порівняно з іншими сполуками.

В зв'язку з сильним позитивним зарядом на атомі фосфору PCl₃ легко вступає в реакції електрофільного заміщення:

${\displaystyle \mathrm {3C_{6}H_{5}OH+PCl_{3}\longrightarrow (C_{6}H_{5}O)_{3}P+3HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {6Et_{2}N+PCl_{3}\longrightarrow (Et_{2}N)_{3}P+3Et_{2}NHCl} }$

Реакція з водою відбувається бурхливо, з сильним виділенням тепла та утворенням фосфористої та хлороводневої кислот:

${\displaystyle \mathrm {3H_{2}O+PCl_{3}\longrightarrow H_{3}PO_{3}+3HCl} }$

Ця реакція я причиною того, що трихлорид фосфору димить на повітрі і має характерний різкий кислотний запах.

Разом з тим із аліфатичним спиртами за відсутності основи реакція протікає дещо іншим чином[2][3]:

PCl₃ + 3EtOH → (EtO)₂P(O)H + 2HCl + EtCl

Заміщення всіх трьох атомів хлору на алкоксильні групи можливе в присутності основи:[4]

PCl₃ + 3EtOH + 3R₃N → P(OEt)₃ + 3R₃NH^+Cl^−

Реакції окиснення

PCl₃ — вихідна сполука при промисловому отриманні багатьох похідних фосфору (+5). Зокрема, він легко приєднує хлор, перетворюючись на пентахлорид фосфору:

${\displaystyle \mathrm {PCl_{3}+Cl_{2}\rightarrow PCl_{5}\ \rightleftharpoons \ [PCl_{4}]^{+}[PCl_{6}]^{-}} }$

або реагує з кисенем чи сіркою утворюючи оксохлорид і тіооксохлорид фосфору:

${\displaystyle \mathrm {2PCl_{3}+O_{2}\rightarrow 2POCl_{3}} }$

${\displaystyle \mathrm {8PCl_{3}+S_{8}\rightarrow 8PSCl_{3}} }$

Застосування

PCl₃ використовується для виробництва PCl₅, POCl₃ та PSCl₃ за реакціями окиснення описаними вище. Ці речовини, в свою чергу, використовують для виробництва багатьох інших продуктів хімічного синтезу.

PCl₃ є також вихідною речовиною при отриманні трифенілфосфіну за реакцією з PhMgBr.

Як реагент органічного синтезу PCl₃ широко використовується для перетворення первинних спиртів в алкілхлориди, органічних кислот в їхні хлорангідриди.

Токсичність й обмеження

PCl₃ — сильно токсична речовина. За низької концентрації дія її парів нагадує вдихання парів хлороводневої кислоти й викликає схожі подразнення слизових оболонок. Трихлорид фосфору ефективно розкладається 10 % розчином гідрокарбонату натрію.

Обіг та промислове виробництво PCl₃ регулюється міжнародною конвенцією про хімічну зброю. Окрім того, згідно законодавства України PCl₃ належить до прекурсорів наркотичних речовин.

Історія

Вперше трихлорид фосфору отримали в 1808 р. французькі хіміки Жозеф-Луї Гей-Люссак і Луї Жак Тенар нагріваючи хлорид ртуті(I) (Hg₂Cl₂) з фосфором в надії отримати сухий хлороводнь.[5] Кілька місяців після того, англійський хімік Гемфрі Деві описав утворення рідкого трихлориду фосфору та білого кристалічного пентахлориду фосфору при спалюванні фосфору у атмосфері хлору (який він називав "oxymuriatic acid gas").[6]

Див. також

• Список 3 (хімічна зброя)

Посилання

1. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0-08-037941-9.
2. Malowan, John E. (1953). Diethyl phosphite. Inorganic Syntheses. 4: 58—60. doi:10.1002/9780470132357.ch19.
3. Pedrosa, Leandro (2011). Esterification of Phosphorus Trichloride with Alcohols; Diisopropyl phosphonate. ChemSpider Synthetic Pages. Royal Society of Chemistry: 488. doi:10.1039/SP488.
4. A. H. Ford-Moore and B. J. Perry (1963), Triethyl Phosphite, Org. Synth.; Coll. Vol., 4: 955 {{citation}}: Пропущений або порожній |title= (довідка)
5. Gay-Lussac; Thénard (27 травня 1808). Extrait de plusieurs notes sur les métaux de la potasse et de la soude, lues à l'Institut depuis le 12 janvier jusqu'au 16 mai [Extracts from several notes on the metals potassium and sodium, read at the Institute from the 12th of January to the 16th of May]. Gazette Nationale, ou le Moniteur Universel (French) . 40 (148): 581—582. From p. 582: "Seulement ils ont rapporté qu'en traitant le mercure doux par le phosphure, dans l'espérance d'avoir de l'acide muriatique bien sec, il ont trouvé une liqueur nouvelle très limpide, sans couleur, répandant de fortes vapeurs, s'enflammant spontanément lorsqu'on en imbibe le papier joseph; laquelle ne paraît être qu'une combinaison de phosphore, d'oxigène et d'acide muriatique, et par conséquent analogue à cette qu'on obtient en traitant le soufre par le gas acide muriatique oxigèné."
6. Davy, Humphry (1809). The Bakerian Lecture. An account of some new analytical researches on the nature of certain bodies, particularly the alkalies, phosphorus, sulphur, carbonaceous matter, and the acids hitherto undecomposed; with some general observations on chemical theory. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 99: 39—104. doi:10.1098/rstl.1809.0005. pp. 94–95.