Pentabromuro di fosforo

Il pentabromuro di fosforo, o bromuro di fosforo(V), è un composto chimico del bromo e del fosforo, ha l'aspetto di un solido giallo e possiede formula PBr₅.

Pentabromuro di fosforo
Nome IUPAC
Pentabromuro di fosforo
Nomi alternativi
Bromuro di fosforo(V)
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	PBr5
Peso formula (u)	430,49 g/mol
Aspetto	solido giallo
Numero CAS	7789-69-7
Numero EINECS	232-186-6
PubChem	62678
SMILES	BrP(Br)(Br)(Br)Br
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/l, in c.s.)	3610
Temperatura di fusione	ca. 100 °C
Temperatura di ebollizione	106 °C
Indicazioni di sicurezza

Struttura cristallina

Il pentabromuro di fosforo forma cristalli ortorombici aventi gruppo spaziale Pbcm (gruppo n°57) con costanti di reticolo ${\displaystyle a=0,562\,\mathrm {nm} }$, ${\displaystyle b=1,691\,\mathrm {nm} }$ e ${\displaystyle c=0,829\,\mathrm {nm} }$^[1][2].

Proprietà

Il pentabromuro di fosforo che ha la stessa struttura del PBr₄⁺Br⁻ allo stato solido ma, nella fase vapore ,è completamente dissociato in tribromuro di fosforo (PBr₃) e bromo molecolare (Br₂). Il rapido raffreddamento di questa fase a 15 K porta alla formazione della specie ionica dell'eptabromuro di fosforo ([PBr₄]⁺[Br₃]^-)^[3]. Infatti gli spettri Raman del pentabromuro di fosforo condensato dalla fase gassosa su una piastra fredda a 15 K non mostrano né bande dovute al pentabromuro di fosforo molecolare, né ai prodotti di dissociazione molecolare semplici attesi (cioè PBr₃ + Br₂) . Invece, gli spettri sono meglio assegnati a una miscela di PBr₃ e PBr₄⁺Br₃⁻. A temperature superiori a 200 K, questo solido si converte in eptabromuro di fosforo ionico^[4].

Il pentabromuro di fosforo è estremamente igroscopico, sensibile al calore e ha un effetto corrosivo. Al di sopra di 35 °C, il composto si decompone in bromuro di fosforo(III) e bromo^[1] e alcune fonti indicano una decomposizione completa tra 84 e 106 °C^[5][6].

A differenza del pentacloruro di fosforo (PCl₅) e del pentafluoruro di fosforo (PF₅), non forma bromocomplessi PBr₆^- con complessi metallici, ma è ridotto a tribromuro di fosforo e Br^−[7]

Reazioni e usi

Può essere utilizzato in chimica organica per convertire gli acidi carbossilici in bromuri acilici ed è altamente corrosivo. Si decompone sopra i 100 °C per dare tribromuro di fosforo e bromo:^[8]

${\displaystyle {\ce {PBr5->[{\text{106 °C}}]PBr3\ +\ Br2}}}$

Reagisce con:

• vapore acqueo: ${\displaystyle {\ce {PBr5 \ + \ 2H2O_{(g)}-> POBr3 \ + \ 2HBr}}}$
• acqua: ${\displaystyle {\ce {PBr5 \ + \ 4H2O_{(l)}-> H3PO4 \ + \ 5HBr}}}$
• alcali: ${\displaystyle {\ce {PBr5 \ + \ 8NaOH -> Na3PO4 \ + \ 5NaBr \ + \ 4H2O}}}$
• fosforo rosso nel disolfuro di carbonio: ${\displaystyle {\ce {3PBr5 \ + \ 2P -> 5PBr3}}}$

Con il bromuro di ammonio (NH₄Br) forma, in presenza di eccesso di Br₂, il nitruro di fosforo dibromuro:

${\displaystyle {\ce {PBr5\ +\ NH4Br->[{\text{NH4Br}}]{\frac {1}{n}}[NPBr2]_{n}\ +\ 4HBr}}}$

Invertire l'equilibrio della prima reazione per generare PBr₅ mediante l'aggiunta di Br₂ a PBr₃ è difficile a livello pratico perché il prodotto è suscettibile di ulteriori aggiunte per produrre eptabromuro di fosforo (PBr₇)^[9].