Хлорид фосфора (V)

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.

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)