Tlenochlorek fosforu - Polski Serwis Naukowy

Trichlorek fosforylu (tlenochlorek fosforu(V)), POCl3 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy chlorków kwasowych, zawierający grupę fosforylową P=O oraz trzy atomy chloru przyłączone do atomu fosforu.

Przemysłowo jest otrzymywany z trichlorku fosforu i tlenu lub pięciotlenku fosforu. Inną metodą jest reakcja kwasu szczawiowego z chlorkiem fosforu. Znajduje zastosowanie jako surowiec do otrzymywania fosforanów organicznych, katalizatorów, plastyfikatorów, środków chlorujących.

Struktura

Podobnie jak fosforany, cząsteczka tego związku ma kształt tetraedru. Występują w niej trzy wiązania pojedyncze P-Cl oraz bardzo silne wiązanie podwójne P=O z szacowaną energią dysocjacji około 533,5 kJ/mol.

Czworościan foremny (gr. tetraedr) - czworościan, którego ściany są identycznymi trójkątami równobocznymi. Jeden z pięciu wielościanów foremnych. Posiada 6 krawędzi i 4 wierzchołki. Czworościan foremny jest przykładem trójwymiarowego sympleksu. Czworościan foremny jest dualny do samego siebie. Kanoniczne współrzędne wierzchołków czworościanu to (1, 1, 1), (–1, –1, 1), (–1, 1, –1) i (1, –1, –1).

Kwas solny, kwas chlorowodorowy (H Cl) (pot. zalzajer, zajzajer od niem. Salzsäure) - kwas beztlenowy, będący roztworem chlorowodoru w wodzie. Jest to nieorganiczny związek chemiczny. Czasami kwasem solnym nazywa się też roztwór chlorowodoru w innych rozpuszczalnikach polarnych np: w acetonie. Rozcieńczony kwas solny znajduje się w żołądku człowieka i ssaków - umożliwia trawienie białek, aktywując proteazy w żołądku. Nazwa "kwas solny" pochodzi od dawnej metody jego otrzymywania ze stężonego kwasu siarkowego(VI) i chlorku sodu (kwas z soli).

Długości wiązań i struktury mezomeryczne grupy fosforylowej w tlenochlorku fosforu

Własności chemiczne

Chlorek fosforylu to bezbarwna ciecz, dymiąca na powietrzu wskutek hydrolizy, powodującej powstanie kwasu fosforowego i duszących oparów kwasu solnego. Reaguje z wodą i alkoholami dając odpowiednio kwas fosforowy lub estry, fosforany, na przykład:

Energia dysocjacji cząstęczki, najczęściej oznaczana symbolem Ed, jest to minimalna energia, jaką trzeba dostarczyć cząstęczce w stanie związanym by spowodować jej dysocjację. Pojęcie energii dysocjacji odnosi się najczęściej do cząsteczki w stanie podstawowym, jednak możemy również mówić o energii dysocjacji konkretnego stanu wzbudzonego cząsteczki.

Addukt - indywiduum chemiczne - połączenie dwóch lub więcej związków chemicznych, na skutek tworzenia się między nimi wiązań wodorowych lub innego rodzaju oddziaływań międzycząsteczkowych.

O=PCl3 + 3 H2O → O=P(OH)3 + 3 HCl O=PCl3 + 3 ROH → O=P(OR)3 + 3 HCl gdzie ROH – alkohol

Reakcje te często prowadzi się w obecności pirydyny lub amin neutralizujących wydzielający się chlorowodór.

Ogrzewanie z nadmiarem fenoli w obecności katalizatora będącego kwasem Lewisa, na przykład chlorku magnezu, daje fosforany triarylowe: 3 ArOH + O=PCl3 → O=PAr3 + 3 HCl

Związek może również działać jako zasada Lewisa, tworząc addukty z kwasami Lewisa, jak na przykład z tetrachlorkiem tytanu:

Pirydyna (C5H5N) – organiczny związek heterocykliczny, jedna z amin aromatycznych. Jest to bezbarwna ciecz, o charakterystycznym zapachu, mieszająca się z wodą w każdym stosunku. Jest silnie higroskopijna. Z wodą tworzy monohydrat, różniący się właściwościami od czystej pirydyny. Ma właściwości słabo zasadowe, z mocnymi kwasami tworzy krystaliczne sole pirydyniowe. W reakcji pirydyny z halogenoalkanami powstają czwartorzędowe sole amoniowe. Produktem całkowitego uwodornienia pirydyny jest piperydyna. Pirydyna jest otrzymywana ze smoły pogazowej lub na drodze syntetycznej z acetylenu i kwasu cyjanowodorowego. Pierścień pirydynowy obecny jest w wielu istotnych związkach organicznych, takich jak atropina, kokaina, Witamina PP i B6.

Ciecz – stan skupienia materii – pośredni między ciałem stałym a gazem, w którym ciało fizyczne trudno zmienia objętość, a łatwo zmienia kształt. Wskutek tego ciecz przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje, ale w przeciwieństwie do gazu nie rozszerza się, aby wypełnić je całe. Powierzchnia styku cieczy z gazem lub próżnią nazywa się powierzchnią swobodną cieczy.

Cl3P-O + TiCl4 → Cl3P-O-TiCl4

Addukt z chlorkiem glinu (POCl3·AlCl3) jest bardzo stabilny, w związku z tym POCl3 można używać do dokładnego usuwania AlCl3 ze środowiska reakcji Friedla-Craftsa. POCl3 reaguje w obecności AlCl3 z bromowodorem dając POBr3.

Otrzymywanie

Związek można wytworzyć w reakcji trichlorku fosforu z tlenem w temperaturze od 20 do 25 °C (użycie powietrza nie jest skuteczne):

PubChem jest bazą danych związków chemicznych zarządzaną przez National Center for Biotechnology Information (NCBI). który jest częścią National Library of Medicine, który z kolei jest instytucją podległą United States National Institutes of Health (NIH). Baza powstała w 2004 r., a jej głównym celem jest przyspieszenie badań nad lekami poprzez obniżenie kosztów dostępu do informacji.

Poli(chlorek winylu), polichlorek winylu, polichlorek etenylu, polichloroeten (PCW, PVC) - tworzywa sztuczne otrzymywane w wyniku polimeryzacji monomeru - chlorku winylu.

2 PCl3 + O2 → 2 O=PCl3

Inną metodą syntezy jest reakcja chlorku fosforu(V) (PCl5) i tlenku fosforu(V) (P4O10). Ponieważ oba te związki są ciałami stałymi, reakcję przeprowadza się przez chlorowanie mieszaniny ciekłego PCl3 z P4O10. Powoduje to powstanie PCl5 in situ. W miarę zużywania PCl3 rozpuszczalnikiem staje się wytworzony POCl3:

Chlorek glinu – nieorganiczny związek chemiczny, sól kwasu solnego i glinu. Tworzy bezbarwne kryształy hydrolizujące na powietrzu z wydzieleniem kwasu solnego. Jest substancją dobrze rozpuszczalną w wodzie – forma uwodniona zawiera sześć cząsteczek wody: AlCl3·6H2O. Ogrzewanie zhydrolizowanego hydratu prowadzi do powstania tlenku glinu (Al2O3).

Halogenowanie – reakcja chemiczna polegająca na addycji (dodaniu) lub substytucji (wymianie na) atomów pierwiastków z grupy fluorowców do cząsteczek dowolnych związków chemicznych.

6 PCl3 + 6 Cl2 → 6 PCl5 6 PCl5 + P4O10 → 10 POCl3

Obie te metody są stosowane przemysłowo.

Chlorek fosforu(V) w reakcji z jednym ekwiwalentem wody również daje POCl3, ale reakcję tę jest trudniej kontrolować, gdyż POCl3 może ulegać dalszej reakcji z wodą, zgodnie z dwuetapowym mechanizmem hydrolizy PCl5: PCl5 + H2O → POCl3 + 2 HCl POCl3 + 3 H2O → H3PO4 + 3 HCl

Zastosowanie

Najważniejszym zastosowaniem tego związku jest wytwarzanie triarylowych fosforanów takich, jak fosforan trifenylu OP(OC6H5)3 i trikrezolu OP(OC6H4CH3)3. Używane są one jako plastyfikatory PCW oraz substancje nadające ogniotrwałość. Fosforany trialkilowe, jak fosforan tributylu, są stosowane jako rozpuszczalniki w ekstrakcji ciecz-ciecz w przerobie zużytego paliwa jądrowego.

Halogenowanie – reakcja chemiczna polegająca na addycji (dodaniu) lub substytucji (wymianie na) atomów pierwiastków z grupy fluorowców do cząsteczek dowolnych związków chemicznych.

Wydawnictwo Naukowe PWN SA – polskie wydawnictwo z siedzibą w Warszawie, założone w 1951, w obecnej formie prawnej działające od 1997. Jednostka dominująca grupy kapitałowej, w skład której wchodzi kilkanaście przedsiębiorstw, głównie wydawnictw.

Przypisy

Trichlorek fosforylu – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
Fabien Caillé. Phosphorus Oxychloride. „Synlett”, 2011. doi:10.1055/s-0030-1260574.
Philip John Durrant, Bryl Durrant: Zarys współczesnej chemii nieorganicznej. Warszawa: PWN, 1965, s. 834.