Fosforipentakloridi

Fosforipentakloridi (PCl₅) on fosforin ja kloorin muodostama molekyyliyhdiste. Ainetta käytetään muun muassa kemiallisessa synteesissä yhdisteiden klooraukseen.

Fosforipentakloridi
Tunnisteet
CAS-numero	10026-13-8
PubChem CID	24819
Ominaisuudet
Molekyylikaava	PCl5
Moolimassa	208,22 g/mol
Ulkomuoto	Valkoinen kiteinen aine
Sulamispiste	179–181 °C (sublimoituu 100 °C [1])
Tiheys	1,6 g/cm3 [1]
Liukoisuus veteen	Reagoi veden kanssa [1]
Infobox OK

Ominaisuudet

Huoneenlämpötilassa fosforipentakloridi on kiinteää. Puhdas fosforipentakloridi on valkoista, mutta koska aine voi hajota spontaanisti fosforitrikloridiksi ja kloorikaasuksi ovat kiteet usein kellertäviä tai vihertäviä.^[2] Aine reagoi hyvin voimakkaasti veden ja kosteuden kanssa ja kykenee myös syövyttämään metalleja.^[1] Aine voi reagoida myös hyvin voimakkaasti typpihapon kanssa. Fosforipentakloridi liukenee hiilidisulfidiin ja tetrakloorimetaaniin.^[3]

Liuoksissa fosforipentakloridin rakenteen luonne vaihtelee. Poolittomiin liuottimiin, kuten bentseeniin ja tetrakloorimetaaniin, liuetessaan aine pysyy molekyyleinä. Sen sijaan poolisissa liuottimissa, kuten asetonitriilissä tai nitrobentseenissä, se esiintyy ionimuodoissa. Ionien rakenne on eri riippuen liuoksen fosforipentakloridikonsentraatiosta. Laimeassa liuoksessa yhdiste esiintyy tasapainossa, joka on:

PCl₅${\displaystyle {\overrightarrow {\leftarrow }}}$ [PCl₄⁺]Cl⁻

ja suuremmissa pitoisuuksissa tasapaino on

2 PCl₅${\displaystyle {\overrightarrow {\leftarrow }}}$ [PCl₄⁺][PCl₆⁻]^[4]

Valmistus

Fosforipentakloridia on mahdollista valmistaa alkuaineistaan.^[5] Reaktio on kiivas eikä sitä juurikaan käytetä teollisuudessa.

P₄ + 10 Cl₂ → 4 PCl₅

Teollisesti fosforipentakloridia valmistetaan kloorikaasun ja fosforitrikloridin reaktiolla. Kiinteä reaktiotuote kerätään reaktiotilan pohjalta.^[2]

PCl₃ + Cl₂ → PCl₅

Reaktioita

Orgaanisessa kemiassa fosforipentakloridia käytetään yhdisteiden klooraukseen. Sen avulla syntetisoidaan muun muassa asyyliklorideja karboksyylihapoista.

Veden kanssa reagoidessaan fosforipentakloridi muodostaa fosforyylikloridia.^[2] Fosforyylikloridi hajoaa edelleen vapauttaen fosforihappoa ja suolahappoa. Kosteassa ilmassa yhdiste hajoaa fosforihapoksi ja suolahapoksi.^[3]

PCl₅ + H₂O → POCl₃ + 2 HCl

PCl₅ + 4 H₂O → H₃PO₄ + 5 HCl

Ammoniumkloridin ja fosforipentakloridin reaktio johtaa syklisiin yhdisteisiin, joiden kaava vaihtelee. Useimmiten yhdisteiden suhdekaava on (NPCl₂)_3-8.^[6]

Litiumioniakuissa elektrolyyttiliuoksena käytettävää litiumheksafluorofosfaattia valmistetaan fosforipentakloridin ja litiumfluoridin reaktiolla.^[7]

PCl₅ + LiF + 5 HF → LiPF₆ + 5 HCl

Turvallisuus

Fosforipentakloridi on myrkyllistä. Aineen joutuminen hengitysteihin aiheuttaa hengenahdistusta ja yskää. Aine syövyttää voimakkaasti joutuessaan kosketuksiin ihon tai silmien kanssa. Yhdisteen nieleminen aiheuttaa huonoa oloa ja mahdollisesti tajuttomuuden.^[1]