Трихлорид фосфору
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.
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/см3 |
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 298 | −319.7 кДж/моль |
Небезпеки | |
ГДК (США) | TWA 0,5 ppm (3 мг/м3) |
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 | |
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа) | |
Інструкція з використання шаблону | |
Примітки картки |
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.
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:
Реакція з водою відбувається бурхливо, з сильним виділенням тепла та утворенням фосфористої та хлороводневої кислот:
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:
або реагує з кисенем чи сіркою утворюючи оксохлорид і тіооксохлорид фосфору:
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]