Phosphortrichlorid

Phosphortrichlorid oder Phosphor(III)-chlorid ist eine farblose, giftige und stark ätzende Flüssigkeit von stechendem Geruch, die an feuchter Luft infolge von Hydrolyse raucht.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Phosphortrichlorid
Andere Namen	Phosphor(III)-chlorid Trichlorphosphan
Summenformel	PCl3
Kurzbeschreibung	farblose, an feuchter Luft rauchende Flüssigkeit mit stechendem Geruch[1][2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7719-12-2 EG-Nummer 231-749-3 ECHA-InfoCard 100.028.864 PubChem 24387 ChemSpider 22798 Wikidata Q409707
Eigenschaften
Molare Masse	137,33 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig[1]
Dichte	1,57 g·cm−3 (21 °C)[2]
Schmelzpunkt	−93,6 °C[2]
Siedepunkt	76 °C[2]
Dampfdruck	133,3 hPa (21 °C)[2]
Löslichkeit	Hydrolyse in Wasser[1] löslich in Diethylether, Chloroform und Schwefelkohlenstoff[1]
Brechungsindex	1,5122 (21 °C)[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[4] ggf. erweitert[2] Gefahr H- und P-Sätze H: 300+330​‐​373​‐​314 EUH: 014​‐​029 P: 280​‐​301+330+331​‐​305+351+338​‐​304+340​‐​310​‐​402+404[2]
MAK	DFG: 0,1 ml·m−3, 0,57 mg·m−3[2] Schweiz: 0,25 ml·m−3 bzw. 1,5 mg·m−3[5] Österreich: 0,25 ml·m−3, 1,5 mg·m−3[6]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Herstellung

Es entsteht bei der direkten Umsetzung von Chlor mit weißem Phosphor, P₄, neben geringen Mengen Phosphorpentachlorid, PCl₅. Letzteres reagiert mit überschüssigem Phosphor ebenfalls zu Phosphortrichlorid.^[1]

Eigenschaften

Strukturformel von Phosphortrichlorid mit Bindungslänge und -winkel

Phosphortrichlorid ist das Säurechlorid der phosphorigen Säure, einem dyadischen Tautomer der Phosphonsäure. Infolgedessen erfolgt mit Wasser die Hydrolyse zu dieser und Chlorwasserstoff:^[7] Die Hydrolysereaktion verläuft mit einer spezifischen Reaktionsenthalpie von −286,9 kJ·mol⁻¹ stark exotherm.^[8]

${\displaystyle \mathrm {PCl_{3}+3\ H_{2}O\rightarrow P(OH)_{3}+3\ HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {P(OH)_{3}\ \rightleftharpoons \ HPO(OH)_{2}} }$

Hydrolyse des Phosphor(III)-chlorids zu phosphoriger Säure / Phosphonsäure

Auf analoge Weise bilden sich mit Alkoholen Phosphorigsäureester. Dabei werden die Chlor-Atome schrittweise substituiert:

${\displaystyle \mathrm {PCl_{3}+CH_{3}OH\rightarrow PCl_{2}(OCH_{3})+HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {PCl_{2}(OCH_{3})+CH_{3}OH\rightarrow PCl(OCH_{3})_{2}+HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {PCl(OCH_{3})_{2}+CH_{3}OH\rightarrow P(OCH_{3})_{3}+HCl} }$

Umsetzung von Phosphortrichlorid mit Methanol – schrittweise Substitution

Analog erfolgen die Umsetzungen mit Aminen, Thiolen oder (Pseudo-)Halogeniden.

Phosphortrichlorid ist ein recht starkes Reduktionsmittel und wird als Sauerstoff-Akzeptor eingesetzt. Dabei bildet sich als Oxidationsprodukt Phosphorylchlorid, das als Verunreinigung Phosphorchlorid begleitet, wenn dieses mit Luft in Berührung kommt.

Phosphortrichlorid lässt sich weiter zum Phosphorpentachlorid chlorieren:^[9]

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

Verwendung

Phosphortrichlorid ist ein Grundstoff der chemischen Industrie, der vielfältige Verwendung findet. Man benötigt es für die Herstellung anderer Phosphorderivate wie Insektizide, Pharmazeutika, Di- und Trialkylphosphite, Phosphorylchlorid, Thiophosphorylchlorid, Flammschutzmittel u. v. a. m.^[1]

Im Labormaßstab kann man mit Hilfe von Phosphortrichlorid Carbonsäurechloride darstellen,^[7] eine Methode, die gegenüber der Darstellung mittels Thionylchlorid oder Oxalylchlorid allerdings keine Vorteile birgt.