Хлорид фосфора(III)

У этого термина существуют и другие значения, см. Хлорид фосфора.

Хлори́д фо́сфора(III) PCl₃ — химическое соединение фосфора и хлора. Является наиболее важным из трёх известных хлоридов фосфора; ценное химическое сырьё для производства разнообразных фосфорсодержащих органических соединений.

Хлорид фосфора​(III)​
Общие
Хим. формула	Cl3P
Внешний вид	Прозрачная дымящая жидкость
Физические свойства
Состояние	жидкость
Молярная масса	137,33 г/моль
Плотность	1,574 г/см³
Энергия ионизации	9,91 эВ[1][2]
Термические свойства
Температура
• плавления	−93,6 °C
• кипения	76,1 °C °C
Мол. теплоёмк.	120,9 Дж/(моль·К)
Давление пара	13,3 кПа
Химические свойства
Растворимость
• в воде	Реагирует
Оптические свойства
Показатель преломления	1,5122
Структура
Дипольный момент	1,9E−30 Кл·м[2]
Классификация
Рег. номер CAS	7719-12-2
PubChem	24387
Рег. номер EINECS	231-749-3
SMILES	P(Cl)(Cl)Cl
InChI	InChI=1S/Cl3P/c1-4(2)3 FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N
RTECS	TH3675000
ChEBI	30334
Номер ООН	1809
ChemSpider	22798
Безопасность
ЛД50	18 мг/кг (крыса, перорально)
Пиктограммы СГС
NFPA 704	0 4 2 W
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Получение

Мировое производство превышает 300 тысяч тонн в год. Трихлорид фосфора получают в промышленных масштабах путем реакции хлора с белым фосфором. В процессе реакции PCl3 удаляется по мере его образования, чтобы избежать образования пентахлорида фосфора. Реакцию проводят в специальных камерах, часто используя растворитель (обычно это уже полученный трихлорид фосфора). Также можно использовать красный фосфор, но для реакции потребуется большое нагревание ≈ 80°С.^[3]

${\displaystyle {\ce {P4 + 6Cl2 -> 4PCl3}}}$

Физические свойства

При нормальных условиях трихлорид фосфора — бесцветная или слегка желтоватая (из-за воздействия хлора), дымящая во влажной среде жидкость с резким неприятным запахом, напомищающим запах соляной кислоты. Обладает слезоточивыми свойствами. Не воспламеняется. Вязкость 0,65 сП при 0 °С; 0,438 сП при 50 °C, что достаточно вязко.

Химические свойства

Фосфор в PCl₃ находится в степени окисления +3, а хлор — в степени −1. Многие из свойств соединения обусловлены именно этими обстоятельствами. В присутствии воды — дымит и разлагается на фосфористую кислоту и соляную кислоту.

${\displaystyle {\mathsf {PCl_{3}+3H_{2}O\rightarrow H_{3}PO_{3}+3HCl}}}$

PCl₃ — базовый продукт для других производных фосфора, получаемых из него при окислении до пентахлорида (PCl₅), тиофосфорилхлорида (PSCl₃) или оксихлорида (POCl₃). Например производство хлорокиси фосфора:

${\displaystyle {\ce {2PCl3 + O2 ->[t] 2POCl3}}}$

Синтез проводят при температуре 50-60°С, постепенно растворяя кислород в хлориде фосфора (lll). Эта реакция также непроизвольно проходит и без нагревания. Для того чтобы предотвратить окисление трихлорида,его хранят в бескислородной среде(или в среде с повышенным содержанием азота).

Если пропустить электрический разряд через смесь пара PCl₃ и газообразного водорода, образуется редкий сложный хлорид фосфора с формулой P₂Cl₄.

Вступает в окислительно-восстановительные реакции:

${\displaystyle {\ce {3PCl3 + 2CrO3 -> 3POCl3 + Cr2O3}}}$

${\displaystyle {\ce {3PCl3 + SO2 -> 2POCl3 + PSCl3}}}$

${\displaystyle {\ce {PCl3 + Cl2 -> PCl5}}}$

Последняя реакция обратима и проходит лучше при катализаторе.

Известно большое число сходных реакций замещения, в том числе и с органическими веществами — спиртами и фенолами:

${\displaystyle {\mathsf {3C_{6}H_{5}OH+PCl_{3}\rightarrow (C_{6}H_{5}O)_{3}P+3HCl}}}$

При указанной реакции образуется трифенилфосфин. Это один из способов его промышленного производства.

Спирты реагируют сходным образом:

${\displaystyle {\mathsf {PCl_{3}+3C_{2}H_{5}OH+3R_{3}N\rightarrow (C_{2}H_{5}O)_{3}P+3[R_{3}NH]Cl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {PCl_{3}+3C_{2}H_{5}OH\rightarrow 3C_{2}H_{5}Cl+H_{3}PO_{3}}}}$^[4]

Наличие неподелённой электронной пары у атомов фосфора обуславливает способность трихлорида проявлять донорные свойства, образуя электронейтральные комплексы, например, [Ni(PCl₃)₄]. По химической природе трихлорид фосфора является хлорангидридом фосфористой кислоты. Взаимодействие со щелочами образует две соли:

${\displaystyle {\mathsf {PCl_{3}+5NaOH\rightarrow Na_{2}HPO_{3}+3NaCl+2H_{2}O}}}$

Использование

Основное применение имеет в химической промышленности. Из трихлорида фосфора изготавливается большое количество фосфорсодержащих реагентов. Наиболее важными из них являются: пентахлорид фосфора, хлорокись фосфора, трихлорид тиофосфорила, трифенилфосфин, фосфониевая кислота и др.

Используется для производства пестицидов, пластификаторов, красителей и средств для отделки текстиля. Имеет применение в нефтехимии (как присадок к бензину). Раньше активно использовался в производстве полупроводников.^[3]

Безопасность

Этот химикат очень едкий и токсичный; он может вызвать смерть или необратимые ранения. Контакт с жидкостью вызывает сильное раздражение кожи, глаз и слизистых оболочек, а сам материал является раздражителем при оральном и ингаляционном воздействии.^[3] ПДК в США составляет 0,5 ppm (OSHA).^[5]