Phosphor(III)-fluorid

Phosphor(III)-fluorid ist ein giftiges, in geringen Konzentrationen geruchloses, farbloses Gas. In Wasser hydrolysiert es langsam, in Alkalien schnell zu Phosphonsäure bzw. Phosphonaten. Mit vielen Übergangsmetallen bildet es stabile Komplexe. In seinen Eigenschaften als Ligand ähnelt es dem Kohlenstoffmonoxid.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Phosphor(III)-fluorid
Andere Namen	Phosphortrifluorid Trifluorphosphan
Summenformel	PF3
Kurzbeschreibung	farbloses Gas mit stechendem Geruch[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7783-55-3 EG-Nummer 232-008-7 ECHA-InfoCard 100.029.098 PubChem 62665 ChemSpider 56416 Wikidata Q423581
Eigenschaften
Molare Masse	87,97 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	3,96 g·l−1 (0 °C)[1]
Schmelzpunkt	−152 °C[1]
Siedepunkt	−95,2 °C[1]
Dampfdruck	6,9 MPa (20 °C)[1]
Löslichkeit	mit Wasser Hydrolyse[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 280​‐​330​‐​314 EUH: 071 P: ?
MAK	nicht festgelegt[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Gewinnung und Darstellung

Phosphortrifluorid wird gewöhnlich durch Halogenaustausch aus Phosphortrichlorid mittels Fluorwasserstoff, Arsen(III)-fluorid, Calciumfluorid oder Zinkfluorid hergestellt.

${\displaystyle \mathrm {PCl_{3}+3\ HF\rightarrow \ PF_{3}+3\ HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {2\ PCl_{3}+3\ ZnF_{2}\rightarrow \ 2\ PF_{3}+3\ ZnCl_{2}} }$^[2]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Strukturformel von Phosphor(III)-fluorid mit Bindungslänge und Winkel

Das Molekül ist trigonal-pyramidal gebaut und verfügt über einen P-F-Bindungswinkel von 96°. Die Phosphor-Fluor-Bindung ist 156 pm lang, die Bindungsenthalpie beträgt bei Standardbedingungen 499 kJ/mol. Komplexgebundenes Phosphor(III)-fluorid zeigt im Infrarotspektrum symmetrische und asymmetrische P-F-Streckschwingungen bei einer Wellenzahl von etwa 800 cm⁻¹ und P-F-Kippschwingungen bei etwa 500 cm⁻¹.^[3] Das Phosphoratom gibt bei der Kernresonanzspektroskopie bei einer chemischen Verschiebung von 97 ppm ein Signal.

thermodynamische Eigenschaften
Eigenschaft	Wert
ΔfH0g	−919 kJ/mol
ΔfG0g	−898 kJ/mol
S0g	273 J/(mol·K)
Cp0g	59 J/(mol·K)
p	3,4 · 10−30 C·m

Chemische Eigenschaften

Phosphor(III)-fluorid hydrolysiert in Wasser langsam, in Alkalien schnell zu Phosphonsäure und Fluorwasserstoffsäure bzw. Phosphonaten und Fluoriden. Im Vergleich zu Phosphortrichlorid hydrolysiert Phosphortrifluorid aber langsamer. Phosphortrifluorid ist eine sehr schwache Lewis-Säure aber eine sehr starke Lewis-Base. Als solche bildet es mit vielen Lewis-Säuren stabile Komplexe.

Phosphor(III)-fluorid ist ein schwacher σ-Donator, aber ein starker π-Akzeptor.^[4] Bei vielen Metallcarbonylen ist es in der Lage, den Kohlenstoffmonoxid-Liganden zum Teil oder ganz zu verdrängen und zu ersetzen.^[5] Es bildet außerdem Komplexe wie Pd(PF₃)₄, deren Metallcarbonylanalogon nicht bekannt ist. Mit Nickelmetall reagiert es unter Bildung von Ni(PF₃)₄.^[6]

Verwendung

Großtechnisch findet Phosphortrifluorid keine Verwendung, in der Forschung findet es aber in der organischen Synthese und zur Herstellung von Komplexen Verwendung.

Biologische Bedeutung

Phosphor(III)-fluorid ist für den Menschen stark giftig, da es wie Kohlenstoffmonoxid stark an Hämoglobin bindet und somit die Sauerstoffatmung verhindert.

Literatur

• CRC Handbook of Chemistry and Physics. 60th Edition. CRC Press, 1980.
• A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9.
• G.H. Aylward, T.J.V. Findlay: Datensammlung Chemie in SI-Einheiten. 3. Auflage. Wiley-VCH, 1999.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Phosphortrifluorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 23. Juli 2016. (JavaScript erforderlich)
2. A. A. Williams: Phosphorous(III) fluoride. In: Therald Moeller (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 5. McGraw-Hill, Inc., 1957, S. 95–97 (englisch).
3. G. Blyholder, R. Sheets: Metal surface interaction with Pi-acceptor molecules: PF3 adsorption. In: Journal of Colloid and Interface Science. 46, 1974, S. 380–387, doi:10.1016/0021-9797(74)90047-2.
4. Mariusz P. Mitoraj, Artur Michalak: σ-Donor and π-Acceptor Properties of Phosphorus Ligands: An Insight from the Natural Orbitals for Chemical Valence. In: Inorganic Chemistry. 49, 2010, S. 578–582, doi:10.1021/ic901736n.
5. Ronald J. Clark: Phosphorus Trifluoride Substitution Compounds of Iron Pentacarbonyl. In: Inorganic Chemistry. 3, 1964, S. 1395–1398, doi:10.1021/ic50020a011.
6. Geoffrey Wilkinson: The Preparation and Properties of Tetrakistribromophosphine Nickel and Tetrakistrifluorophosphine Nickel. In: Journal of the American Chemical Society. 73, 1951, S. 5501–5502, doi:10.1021/ja01155a566.

Phosphor-Halogenide

Oxidationsstufe (II):  Phosphor(II)-fluorid | Phosphor(II)-chlorid | Phosphor(II)-bromid | Phosphor(II)-iodid

Oxidationsstufe (III):  Phosphor(III)-fluorid | Phosphor(III)-chlorid | Phosphor(III)-bromid | Phosphor(III)-iodid

Oxidationsstufe (V):  Phosphor(V)-fluorid | Phosphor(V)-chlorid | Phosphor(V)-bromid | Phosphor(V)-iodid

Andere Oxidationsstufen:  Tetraphosphorhexafluorid | Hexaphosphorhexachlorid | Hexaphosphorhexabromid

Mischhalogenide:  Phosphorchloriddifluorid | Phosphorbromiddifluorid | Phosphoriodiddifluorid