La Caratteristiche della Fosfina e le sue Applicazioni
La sostanza chimica nota come fosfina, o PH3, è un gas inodore, incolore e infiammabile. A contatto con l’aria, brucia formando pentossido di fosforo secondo l’equazione 2 PH3 + 4 O2 → P2O5 + 3 H2O. È importante notare che la fosfina commerciale spesso contiene impurità di fosfano sostitutivo e difosfano, che conferisce un odore pungente simile ad aglio e pesce in decomposizione.
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La Struttura della Fosfina
La struttura della fosfina è piramidale, simile a quella dell’ammoniaca, con un angolo di legame H-P-H di 93.5°, inferiore a quello dell’ammoniaca (107.5°). La fosfina è meno solubile in acqua e ha un momento dipolare minore rispetto all’ammoniaca.
La fosfina è un composto infiammabile, altamente tossico e corrosivo. È stato utilizzato come arma chimica e in agricoltura per il controllo dei parassiti. Intrigantemente, la fosfina può essere prodotta da alcune specie di organismi anaerobici che metabolizzano minerali fosfatici e li espellono sotto forma di fosfina.
Sintesi della Fosfina
La fosfina può essere ottenuta dalla reazione di fosfuri con l’acqua. Il fosfuro di calcio o di sodio, quando a contatto con l’acqua, generano fosfina rispettivamente secondo le seguenti reazioni:
– Ca3P2 + 6 H2O → 2 PH3 + Ca(OH)2
– Na3P + 3 H2O → 2 PH3 + 3 NaOH
Un altro metodo per ottenere la fosfina è la decomposizione del fosfuro di alluminio in presenza di acido solforico:
– 2 AlP + 3 H2SO4 → 2 PH3 + Al2(SO4)3
A livello industriale, la fosfina viene sintetizzata partendo da fosforo bianco e idrossido di potassio attraverso la seguente reazione:
– P4 + 3 KOH + 3 H2O → 3 KH2PO2 + PH3
La fosfina può essere purificata dalle impurità di difosfano tramite una reazione tra idrossido di potassio e ioduro di fosfonio:
– PH4I + KOH → PH3 + KI + H2O
La solubilità della fosfina in acqua è bassa, ma è più solubile in solventi organici come CS2 e CCl3COOH. Inoltre, le soluzioni acquose di fosfina sono neutre, poiché PH3 ha una bassa propensione a protonarsi o deprotonarsi.
Costanti di Equilibrio in Chimica
Nel mondo della chimica, le costanti di equilibrio giocano un ruolo fondamentale nel determinare la direzione di una reazione chimica. Due esempi significativi sono:
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PH3 + H2O ⇄ PH4+ + OH–
: con una costante di equilibrio di Kb pari a 4 · 10-28.–
PH3 + H2O ⇄ PH2.- + H3O+
: dove Ka è 1.6 · 10-29.Reazioni della Fosfina
La fosfina può reagire con acidi forti a basse temperature, tra cui gli acidi alogenidrici come l’HCl, per formare sali di fosfonio come il cloruro di fosfonio PH4Cl. Questa reazione è simile a quella che trasforma l’ammoniaca in sali di ammonio, anche se il carattere basico della fosfina è meno pronunciato.
La presenza del doppietto elettronico solitario sul fosforo permette alla fosfina di agire come legante con numerosi acidi di Lewis, creando composti di coordinazione come [BH3(PH3)], [Cr(CO)2(PH3)4], [Cr(CO)3(PH3)3], [Ni(PF3)(PH3)2].
Applicazioni della Fosfina
La fosfina trova impiego in diversi settori, tra cui:
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Industria Tessile
: L’idrofosforilazione della formaldeide in presenza di acido cloridrico produce un prodotto chiamato cloruro tetrakis o idrossimetilfosfonio, che rende il cotone ingualcibile e ignifugo.–
Controllo dei Parassiti
: Ampiamente utilizzata come fumigante per prodotti immagazzinati come grano e tabacco. La sua tossicità è efficace nel combattere i parassiti senza danneggiare i prodotti.Durante l’applicazione, la fosfina viene generata per idrolisi dal fosfuro metallico, offrendo vantaggi quali la rapida diffusione all’interno dei prodotti, la facilità d’uso e l’assenza di residui, rendendo possibile la ripetizione della fumigazione.
