Трихлорид фосфору

Хлори́д фо́сфору(III), також трихлори́д фо́сфору — сполука фосфору і хлору, що має формулу PCl₃ та структуру тригональної піраміди. Це важливий для хімічної індустрії реагент, що використовується в синтезі органічних сполук.

Хлорид фосфору(III)
Назва за IUPAC	Хлорид фосфору(III)
Інші назви	Трихлорид фосфору
Ідентифікатори
Номер CAS	7719-12-2
PubChem	24387
Номер EINECS	231-749-3
ChEBI	30334
RTECS	TH3675000
SMILES	ClP(Cl)Cl
InChI	InChI=1S/Cl3P/c1-4(2)3
Номер Ґмеліна	1869
Властивості
Молекулярна формула	PCl3
Молярна маса	137,33 г/моль
Зовнішній вигляд	безбарвна рідина
Запах	різкий запах HCl (через гідроліз)
Густина	1,574 г/см3
Тпл	-93,6
Розчинність (вода)	Гідролізється
Розчинність (other solvents)	розчинний у бензені, Et20, CS2, хлороформ, CCl4, СH3CN реагує з EtOH, EtOAc
Тиск насиченої пари	13,3 кПа
Показник заломлення (nD)	1,5122 (21 °C)
В'язкість	0,65 сП (0 °C) 0,438 сП (50 °C)
Дипольний момент	0,97 D
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfHo 298	−319.7 кДж/моль
Небезпеки
ГДК (США)	TWA 0,5 ppm (3 мг/м3)
ЛД50	18 мг/кг (щурі, перорально)
Класифікація ЄС	T+ Xn C
R-фрази	Шаблон:R14-Шаблон:R26/28-R35-Шаблон:R48/20
S-фрази	(S1/2)-Шаблон:S7/8-S26-S36/37/39-S45
NFPA 704	0 4 2
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Отримання

Світове виробництво трихлориду фосфору вимірюється сотнями тисяч тон в рік.^[1] Промислово його отримують продуванням хлору крізь розчин білого фосфору в самому PCl₃, з поступовим виведенням PCl₅ з системи, щоб запобігти подальшому окисненню в пентахлорид.

${\displaystyle \mathrm {P_{4}+6Cl_{2}\rightarrow 4PCl_{3}} }$

Хімічні властивості

Формальним ступенем окиснення фосфору в PCl₃ є +3. Атом фосфору в PCl₃ доволі сильно збіднений електронами і в більшості реакцій виступає електрофільним центром. Це також підтверджує хімічний зсув ядер ³¹P в ЯМР, який становить близько +220 ppm, що відповідає дуже низькій електронній густині на атомі фосфору порівняно з іншими сполуками.

В зв'язку з сильним позитивним зарядом на атомі фосфору PCl₃ легко вступає в реакції електрофільного заміщення:

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

${\displaystyle \mathrm {6Et_{2}N+PCl_{3}\longrightarrow (Et_{2}N)_{3}P+3Et_{2}NHCl} }$

Реакція з водою відбувається бурхливо, з сильним виділенням тепла та утворенням фосфористої та хлороводневої кислот:

${\displaystyle \mathrm {3H_{2}O+PCl_{3}\longrightarrow H_{3}PO_{3}+3HCl} }$

Ця реакція я причиною того, що трихлорид фосфору димить на повітрі і має характерний різкий кислотний запах.

Разом з тим із аліфатичним спиртами за відсутності основи реакція протікає дещо іншим чином^[2][3]:

PCl₃ + 3EtOH → (EtO)₂P(O)H + 2HCl + EtCl

Заміщення всіх трьох атомів хлору на алкоксильні групи можливе в присутності основи:^[4]

PCl₃ + 3EtOH + 3R₃N → P(OEt)₃ + 3R₃NH⁺Cl⁻

Реакції окиснення

PCl₃ — вихідна сполука при промисловому отриманні багатьох похідних фосфору (+5). Зокрема, він легко приєднує хлор, перетворюючись на пентахлорид фосфору:

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

або реагує з кисенем чи сіркою утворюючи оксохлорид і тіооксохлорид фосфору:

${\displaystyle \mathrm {2PCl_{3}+O_{2}\rightarrow 2POCl_{3}} }$

${\displaystyle \mathrm {8PCl_{3}+S_{8}\rightarrow 8PSCl_{3}} }$

Застосування

PCl₃ використовується для виробництва PCl₅, POCl₃ та PSCl₃ за реакціями окиснення описаними вище. Ці речовини, в свою чергу, використовують для виробництва багатьох інших продуктів хімічного синтезу.

PCl₃ є також вихідною речовиною при отриманні трифенілфосфіну за реакцією з PhMgBr.

Як реагент органічного синтезу PCl₃ широко використовується для перетворення первинних спиртів в алкілхлориди, органічних кислот в їхні хлорангідриди.

Токсичність й обмеження

PCl₃ — сильно токсична речовина. За низької концентрації дія її парів нагадує вдихання парів хлороводневої кислоти й викликає схожі подразнення слизових оболонок. Трихлорид фосфору ефективно розкладається 10 % розчином гідрокарбонату натрію.

Обіг та промислове виробництво PCl₃ регулюється міжнародною конвенцією про хімічну зброю. Окрім того, згідно законодавства України PCl₃ належить до прекурсорів наркотичних речовин.

Історія

Вперше трихлорид фосфору отримали в 1808 р. французькі хіміки Жозеф-Луї Гей-Люссак і Луї Жак Тенар нагріваючи хлорид ртуті(I) (Hg₂Cl₂) з фосфором в надії отримати сухий хлороводнь.^[5] Кілька місяців після того, англійський хімік Гемфрі Деві описав утворення рідкого трихлориду фосфору та білого кристалічного пентахлориду фосфору при спалюванні фосфору у атмосфері хлору (який він називав "oxymuriatic acid gas").^[6]

Див. також

• Список 3 (хімічна зброя)