Fosforpentachloride

Fosforpentachloride (PCl₅) is een zeer toxische en corrosieve anorganische verbinding. Het is een van de belangrijkste fosforchlorides, samen met fosfortrichloride en fosforylchloride. Het is goed oplosbaar in koolstofdisulfide, halogeenalkanen (zoals dichloormethaan en tetrachloormethaan) en benzeen. In water ontleedt het heftig onder vorming van fosforzuur en waterstofchloride:

${\displaystyle {\ce {PCl5 + 4 H2O -> H3PO4 + 5 HCl}}}$

Fosforpentachloride
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van fosforpentachloride
Fosforpentachloride in een ampul
Algemeen
Molecuulformule	PCl5
IUPAC-naam	fosforpentachloride
Molmassa	208,22 g/mol
CAS-nummer	10026-13-8
Wikidata	Q283427
Beschrijving	Kleurloze kristallen
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Gevaar
H-zinnen	H302 - H314 - H330 - H373
EUH-zinnen	geen
P-zinnen	P260 - P280 - P284 - P305+P351+P338 - P310
VN-nummer	1806
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vast
Kleur	kleurloos
Dichtheid	1,6 g/cm³
Kookpunt	159-160 (Sublimeert) °C
Sublimatiepunt	70-80 °C
Goed oplosbaar in	water, koolstofdisulfide, halogeenalkanen, benzeen
Geometrie en kristalstructuur
Dipoolmoment	0 D
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal    Scheikunde

Fosforpentachloride werd voor het eerst beschreven door Humphry Davy in 1810.^[1]

Synthese

Fosforpentachloride kan bereid worden door fosfortrichloride te laten reageren met chloorgas:^[2]

${\displaystyle {\ce {PCl3 + Cl2 <=> PCl5}}}$

Dit is een evenwichtsreactie. Bij verhoogde temperatuur treedt, conform het principe van Le Chatelier, een evenwichtsverschuiving naar de reagentia op.

Toepassingen

Omdat fosforpentachloride makkelijk chloorgas vrijstelt, wordt het gebruikt in veel chloreringsreacties, zowel van organische als van anorganische verbindingen. Het wordt vooral geschikt om hydroxylgroepen te vervangen door chloor: organische zuren of zuuranhydriden kunnen ermee omgezet worden in zuurchloriden^[3] en alcoholen in alkylchloriden (bijvoorbeeld methanol in methylchloride).

Met zwaveldioxide vormt het thionylchloride en fosforylchloride:

${\displaystyle {\ce {PCl5 + SO2 -> SOCl2 + POCl3}}}$

Ook met oxaalzuur, boorzuur of fosforpentoxide vormt het fosforylchloride:

${\displaystyle {\ce {PCl5 + (COOH)2 -> POCl3 + CO + CO2 + 2HCl}}}$

${\displaystyle {\ce {3PCl5+ 2B(OH)3 -> 3POCl3 + B2O3 + 6HCl}}}$

${\displaystyle {\ce {3PCl5 + P2O5 -> 5 POCl3}}}$

In het labo wordt meestal thionylchloride in plaats van fosforpentachloride gebruikt als chloreringsmiddel, omdat daarbij zwaveldioxide (een gas) vrijkomt, dat gemakkelijker uit het reactiemengsel kan verwijderd worden dan fosforylchloride (een vloeistof).

Fosforpentachloride is ook een dehydrogeneringsreagens. Het is ook een katalysator of co-katalysator van sommige chemische reacties, waaronder de Beckmann-omlegging.

Veiligheid

Fosforpentachloride is zeer giftig en reageert heftig met water, metaaloxiden, metaalpoeders en organische stoffen, waarbij warmte ontstaat en giftige gassen vrijkomen, zoals fosforylchloride, waterstofchloride en chloorgas. Bovendien reageert fosforpentachloride met veel zuren en hun zouten om de overeenkomstige zuurchloriden te vormen. Het uiterst giftige fosgeen bestaat uit carbonaten en fosforpentachloride7.^[4]

Het is ook bijtend bij contact met de huid en kan bij inademing dodelijk zijn. Volgens het NFPA-symbool is het een stof die ernstig of blijvend letsel kan veroorzaken. Het is irriterend voor de ogen, de huid en de luchtwegen. De damp ervan is zwaarder dan lucht. OSHA geeft een blootstellingslimiet voor 8 uur van maximaal 1 mg/m³. De limiet voor “Onmiddellijk gevaarlijk voor leven of gezondheid” (=IDLH) is 70 mg/m3 aldus NIOSH (2024).

Externe links

•  fosforpentachloride - International Chemical Safety Card
• (en) MSDS van fosforpentachloride

Bronnen, noten en/of referenties

1. Humphry Davy, Elements of chemical philosophy (1812)
2. H. A. Taylor, "The Formation of Phosphorus Pentachloride from Phosphorus Trichloride and Chlorine". J. Phys. Chem., 1924, 28 (5), pp 510–513. DOI: 10.1021/j150239a010. Gearchiveerd op 10 juli 2023.
3. Omzetting van ftaalzuuranhydride in ftalylchloride
4. Wagner, Conrad (2021). Gefährdungsbeurteilung im Arbeitsschutz mithilfe der GESTIS-Stoffdatenbank und der GESTIS-Biostoffdatenbank. Gefahrstoffe 81 (07-08): 249–250. ISSN:0949-8036. DOI:10.37544/0949-8036-2021-07-08-15.