Pentacloruro di fosforo: proprietà, sintesi, reazioni, usi

Il composto inorganico noto come pentacloruro di fosforo ha formula PCl₅ e presenta una geometria molecolare trigonale bipiramidale, con il fosforo che si ibrida in sp³d. Il fosforo, che possiede numero atomico 15 e configurazione elettronica [Ne] 3s², 3p³, forma cinque orbitali ibridi sp³d, con tre orbitali equatoriali e due orbitali assiali.

Le lunghezze di legame del fosforo con gli atomi di cloro posti in posizione equatoriale e assiale sono rispettivamente di 202 pm e 240 pm.

Proprietà

Il pentacloruro di fosforo si presenta come un solido cristallino di colore giallo, con un odore irritante e solubile in solventi come solfuro di carbonio, tetracloruro di carbonio e benzene. È deliquescente e, a contatto con l’umidità dell’aria, emette fumi. Il composto sublima a circa 160 °C e si dissocia in cloro e tricloruro di fosforo a temperature più elevate.

Sintesi del pentacloruro di fosforo

Il pentacloruro di fosforo è stato ottenuto per la prima volta da Sir Humphry Davy nel 1808 e può essere sintetizzato tramite la reazione di tricloruro di fosforo e cloro anidro oppure dalla reazione tra fosforo bianco e cloro in presenza di solfuro di carbonio.

Reazioni del pentacloruro di fosforo

Il pentacloruro di fosforo idrolizza in presenza di aria umida producendo cloruro di fosforile e acido cloridrico.

Reazioni del Pentacloruro di Fosforo

Il pentacloruro di fosforo (PCl5) può reagire in diverse situazioni provocando reazioni esotermiche che possono portare a soffocamento e rischi per la salute. Alcune delle reazioni possibili sono:

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Reazione con acqua:

In presenza di acqua, il PCl5 reagisce violentemente, originando cloruro di idrogeno e acido fosforico. La reazione è esotermica e può portare a un’esplosione.

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Reazione con anidride solforosa:

Quando in contatto con anidride solforosa, il PCl5 forma cloruro di tionile e cloruro di fosforile, generando un’altra reazione pericolosa.

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Reazione con acido solfidrico:

All’interazione con acido solfidrico, il PCl5 si trasforma in cloruro di tiofosforile e acido cloridrico.

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Reazione con anidride fosforica:

La presenza di anidride fosforica porta alla formazione di cloruro di fosforile.

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Reazione con arsenico:

Il contatto con arsenico provoca la formazione di tricloruro di arsenico e tricloruro di fosforo.

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Reazione con acido ossalico:

In presenza di acido ossalico, si origina cloruro di fosforile, monossido di carbonio, biossido di carbonio e acido cloridrico.

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Reazione con metalli:

Il PCl5, a contatto con alcuni metalli suddivisi, genera i cloruri corrispondenti.

Reazioni con Composti Organici

Il PCl5 può anche reagire con composti organici contenenti il gruppo -OH:

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Reazione con acidi carbossilici:

In presenza di acidi carbossilici, si forma il cloruro di acetile, cloruro di fosforile e acido cloridrico.

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Reazione con alcoli:

Con gli alcoli, si origina il cloruro alchilico corrispondente, cloruro di fosforile e acido cloridrico.

Usi del Pentacloruro di Fosforo

Il PCl5 trova diverse applicazioni nei seguenti contesti:

– Come agente clorurante e catalizzatore per la produzione di prodotti chimici organici, intermedi e coloranti.
– Come catalizzatore per la produzione di acetilcellulosa utilizzata in pellicole fotografiche e cinematografiche.
– Nell’industria farmaceutica per la produzione di penicillina e cefalosporina.
– Per la produzione di cloruri acidi e come catalizzatore in reazioni di ciclizzazione e condensazione.