Pentacloreto de fósforo - Phosphorus pentachloride
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| Nomes | |||
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Nomes IUPAC
Pentacloreto de
fósforo Cloreto de fósforo (V) |
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| Outros nomes
Pentaclorofosforano
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| Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard |
100.030.043 
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| Número EC | |||
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PubChem CID
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| Número RTECS | |||
| UNII | |||
| Número ONU | 1806 | ||
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |||
| Cl 5 P | |||
| Massa molar | 208,22 g · mol −1 | ||
| Aparência | cristais brancos amarelados | ||
| Odor | pungente, desagradável | ||
| Densidade | 2,1 g / cm 3 | ||
| Ponto de fusão | 160,5 ° C (320,9 ° F; 433,6 K) | ||
| Ponto de ebulição | 166,8 ° C (332,2 ° F; 439,9 K) sublimação | ||
| reage | |||
| Solubilidade | solúvel em CS 2 , clorocarbonos , benzeno | ||
| Pressão de vapor | 1,11 kPa (80 ° C) 4,58 kPa (100 ° C) |
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| Estrutura | |||
| tetragonal | |||
| D 3h ( trigonal bipiramidal ) | |||
| 0 D | |||
| Termoquímica | |||
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Capacidade de calor ( C )
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111,5 J / mol · K | ||
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Entropia molar padrão ( S |
364,2 J / mol · K | ||
| Perigos | |||
| Ficha de dados de segurança | ICSC 0544 | ||
| Pictogramas GHS |
  
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| Palavra-sinal GHS | Perigo | ||
| H302 , H314 , H330 , H373 | |||
| P260 , P280 , P284 , P305 + 351 + 338 , P310 | |||
| NFPA 704 (diamante de fogo) | |||
| Ponto de inflamação | Não inflamável | ||
| Dose ou concentração letal (LD, LC): | |||
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LD 50 ( dose mediana )
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660 mg / kg (rato, oral) | ||
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LC 50 ( concentração média )
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205 mg / m 3 (rato) | ||
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LC Lo (o mais baixo publicado )
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1020 mg / m 3 (camundongo, 10 min) | ||
| NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA): | |||
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PEL (permitido)
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TWA 1 mg / m 3 | ||
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REL (recomendado)
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TWA 1 mg / m 3 | ||
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IDLH (perigo imediato)
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70 mg / m 3 | ||
| Compostos relacionados | |||
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Pentaletos de fósforo relacionados
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Pentafluoreto de fósforo Pentabrometo de fósforo Pentaiodeto de fósforo |
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Compostos relacionados
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Tricloreto de fósforo Cloreto de fosforil |
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |||
Pentacloreto de fósforo é o composto químico com a fórmula PCl 5 . É um dos cloretos de fósforo mais importantes , sendo os outros o PCl 3 e o POCl 3 . O PCl 5 é usado como reagente de cloração . Ele é um líquido incolor, e sensível à humidade sensível à água sólida , embora amostras comerciais pode ser amarelada e contaminado com cloreto de hidrogénio .
Estrutura
As estruturas para os cloretos de fósforo são invariavelmente consistentes com a teoria VSEPR . A estrutura do PCl 5 depende de seu ambiente. O PCl 5 gasoso e fundido é uma molécula neutra com geometria trigonal bipiramidal e simetria ( D 3h ) . A natureza hipervalente desta espécie (bem como do PCl-
6, veja abaixo) pode ser explicada com a inclusão de orbitais moleculares não ligados ( teoria orbital molecular ) ou ressonância ( teoria de ligação de valência ). Esta estrutura trigonal bipiramidal persiste em solventes apolares, como CS 2 e CCl 4 . No estado sólido, PCl 5 é um composto iônico , formulado PCl+
4PCl-
6.
Em soluções de solventes polares, o PCl 5 sofre autoionização . As soluções diluídas se dissociam de acordo com o seguinte equilíbrio:
- PCl 5 ⇌ PCl+
4+ Cl -
Em concentrações mais altas, um segundo equilíbrio se torna mais prevalente:
- 2 PCl 5 ⇌ PCl+
4+ PCl-
6
O cátion PCl+
4e o ânion PCl-
6são tetraédricos e octaédricos , respectivamente. Ao mesmo tempo, pensava-se que o PCl 5 em solução formava uma estrutura dimérica, P 2 Cl 10 , mas esta sugestão não é suportada por medições espectroscópicas Raman .
Pentacloretos relacionados
AsCl 5 e SbCl 5 também adotam estruturas bipiramidais trigonais. As distâncias de ligação relevantes são 211 pm (As-Cl eq ), 221 pm (As-Cl ax ), 227 pm (Sb-Cl eq ) e 233,3 pm (Sb-Cl ax ). Em baixas temperaturas, o SbCl 5 se converte no dímero, dioctaédrico Sb 2 Cl 10 , estruturalmente relacionado ao pentacloreto de nióbio .
Preparação
O PCl 5 é preparado pela cloração do PCl 3 . Esta reação é usada para produzir cerca de 10.000 toneladas de PCl 5 por ano (em 2000).
- PCl 3 + Cl 2 ⇌ PCl 5 (Δ H = −124 kJ / mol)
PCl 5 existe em equilíbrio com PCl 3 e cloro , e a 180 ° C o grau de dissociação é de cerca de 40%. Por causa desse equilíbrio, as amostras de PCl 5 geralmente contêm cloro, que confere uma coloração esverdeada.
Reações
Hidrólise
Em sua reação mais característica, o PCl 5 reage ao entrar em contato com a água para liberar cloreto de hidrogênio e dar óxidos de fósforo. O primeiro produto da hidrólise é o oxicloreto de fósforo :
- PCl 5 + H 2 O → POCl 3 + 2 HCl
Em água quente, a hidrólise prossegue completamente para o ácido ortofosfórico :
- PCl 5 + 4 H 2 O → H 3 PO 4 + 5 HCl
Acidez de Lewis
O pentacloreto de fósforo é um ácido de Lewis. Esta propriedade está na base de muitas de suas reações características, autoionização, cloração, hidrólise. Um aduto bem estudado é o PCl 5 (piridina).
Cloração de compostos orgânicos
Na química sintética, duas classes de cloração são geralmente de interesse: clorações oxidativas e clorações substitutivas. As clorações oxidativas implicam na transferência de Cl 2 do reagente para o substrato. As clorações substitutivas implicam a substituição dos grupos O ou OH por cloreto. PCl 5 pode ser usado para ambos os processos.
Após o tratamento com PCl 5 , os ácidos carboxílicos convertem-se no cloreto de acila correspondente . O seguinte mecanismo foi proposto:
Ele também converte álcoois em cloretos de alquila . O cloreto de tionila é mais comumente usado em laboratório porque o dióxido de enxofre resultante é mais facilmente separado dos produtos orgânicos do que o POCl 3 .
PCl 5 reage com amidas terciárias, como dimetilformamida (DMF), para dar cloreto de dimetilclorometilenamônio, que é chamado de reagente de Vilsmeier , [(CH 3 ) 2 N = CClH] Cl. Mais tipicamente, um sal relacionado é gerado a partir da reação de DMF e POCl 3 . Esses reagentes são úteis na preparação de derivados de benzaldeído por formilação e para a conversão de grupos C − OH em grupos C − Cl.
É especialmente conhecido pela conversão de grupos C = O em grupos CCl 2 . Por exemplo, benzofenona e pentacloreto de fósforo reagem para dar o difenildiclorometano :
- (C 6 H 5 ) 2 CO + PCl 5 → (C 6 H 5 ) 2 CCl 2 + POCl 3
O caráter eletrofílico do PCl 5 é destacado por sua reação com o estireno para dar, após hidrólise , derivados do ácido fosfônico .
Ambos PCl 3 e PCl 5 convertem grupos R 3 COH no cloreto R 3 CCl. O pentacloreto é, entretanto, uma fonte de cloro em muitas reações. Clorina ligações CH alílicas e benzílicas . PCl5 tem uma grande semelhança com SO 2 Cl 2 , também uma fonte de Cl 2 . Para clorações oxidativas em escala de laboratório, o cloreto de sulfurila é frequentemente preferido em relação ao PCl 5, uma vez que o subproduto gasoso de SO 2 é facilmente separado.
Cloração de compostos inorgânicos
Quanto às reações com compostos orgânicos, o uso do PCl 5 foi substituído pelo SO 2 Cl 2 . A reação do pentóxido de fósforo e PCl 5 produz POCl 3 (que é um composto instável):
- 6 PCl 5 + P 4 O 10 → 10 POCl 3
PCl 5 chlorinates dióxido de azoto para formar instável cloreto de nitrilo :
- PCl 5 + 2 NO 2 → PCl 3 + 2 NO 2 Cl
- 2 NO 2 Cl → 2 NO 2 + Cl 2
PCl 5 é um precursor do hexafluorofosfato de lítio , LiPF 6 . O hexafluorofosfato de lítio é um sal comumente empregado em eletrólitos em baterias de íon de lítio . LiPF
6é produzido pela reação de PCl
5com fluoreto de lítio , com cloreto de lítio como subproduto:
- PCl 5 + 6 LiF → LiPF 6 + 5 LiCl
Segurança
O PCl 5 é uma substância perigosa, pois reage violentamente com a água. Também é corrosivo quando em contato com a pele e pode ser fatal quando inalado.
História
O pentacloreto de fósforo foi preparado pela primeira vez em 1808 pelo químico inglês Humphry Davy . A análise de Davy do pentacloreto de fósforo era imprecisa; a primeira análise precisa foi fornecida em 1816 pelo químico francês Pierre Louis Dulong .