# Pentaclorur de fòsfor

El pentaclorur de fòsfor és un compost químic binari de clor i fòsfor, amb fórmula ${\ce {PCl5}}$. És un dels clorurs de fòsfor més importants es fa servir com un reactiu en la cloració. És incolor i un sòlid sensible a l'aigua malgrat que les mostres comercials poden ser groguenques i contaminades amb clorur d'hidrogen. És una substància perillosa que reacciona violentament amb l'aigua.

## Descobriment

El pentaclorur de fòsfor fou sintetitzat per primera vegada el 1810 per part del químic anglès Humprhy Davy (1778-1829) en fer reaccionar el triclorur de fòsfor amb clor. La seva composició fou analitzada posteriorment pel químic francès Pierre-Louis Dulong (1785-1838) el 1816.

## Estructura

En estat gasós té estructura bipiramidal trigonal. El sofre empra per formar els enllaços amb els clors orbitals atòmics híbrids ${\ce {sp^3d}}$. Les distàncies a la molècula de ${\ce {PCl5}}$ són 214 pm pels dos enllaços amb els dos clors situats als vèrtexs de les piràmides i 202 pm als tres enllaços ${\ce {P-Cl}}$ de la base de les piràmides, els quals es troben separats 120°.
Si es condensa el gas dins un tub de vidre de petit diàmetre refredant-lo amb nitrogen líquid s'obté un sòlid format per molècules de ${\ce {PCl5}}$ les quals, en anar augmentant la temperatura fins a temperatura ambient, es van transformant progressivament en cations ${\ce {PCl4^+}}$, que tenen estructura tetraèdrica, i anions ${\ce {PCl6^-}}$, que la tenen octaèdrica. En el catió ${\ce {PCl4^+}}$ les distàncies d'enllaç ${\ce {P-Cl}}$ són de 197 pm, mentre que a l'anió ${\ce {PCl6^-}}$ són de 204 pm.

## Propietats físiques

En estat pur és un sòlid blanc, però com que una petita part es dissocia en triclorur de fòsfor, ${\ce {PCl3}}$ i clor, ${\ce {Cl2}}$, adquireix una tonalitat gris verdosa. A pressió atmosfèrica si s'escalfa sublima a 159 °C sense que es fongui. El punt de fusió només es pot determinar en un tub tancat amb l'única pressió del ${\ce {PCl3}}$ i ${\ce {Cl2}}$ dissociats, essent de 160,5 °C. Com que la reacció de dissociació és una reacció endotèrmica es veu afavorida per les altes temperatures. Així a 180 °C hi ha un 40 % de ${\ce {PCl5}}$ dissociat, a 250 °C el 80 % està dissociat i a 300 °C ja hi està completament. El gas que és incolor a baixes temperatures i va agafant a poc a poc la coloració del clor a mesura que s'incrementa la temperatura.

## Propietats químiques

La hidròlisi és la reacció més característica, el ${\ce {PCl5}}$ reacciona amb contacte amb aigua per alliberar clorur d'hidrogen i donar òxids de fòsfor. Fins i tot absorbeix vapor d'aigua de l'aire, és deliqüescent. El primer producte de la hidròlisi és l'oxiclorur de fòsfor:${\ce {PCl5 + H2O -> OPCl3 + 2 HCl}}$i després produeix àcid fosfòric:
${\ce {OPCl3 + 3 H2O -> H3PO4 + 2 HCl}}$
Molt important en síntesi orgànica és la reacció de substitució d'un grup hidroxil ${\ce {-OH}}$ per un grup clor ${\ce {-Cl}}$ mitjançant el pentaclorur de fòsfor, ja que els àtoms de clor són bons febles. Així s'observa en fer-lo reaccionar amb àcids inorgànics com ara l'àcid sulfúric:
${\ce {2 PCl5 + H2SO4 -> Cl2SO2 + 2 OPCl3 + 2 HCl}}$
amb àcid carboxílics com l'àcid etanoic:
${\ce {PCl5 + CH3COOH -> CH3COCl + OPCl3 + HCl}}$
o amb alcohols, com per exemple el metanol:
${\ce {PCl5 + CH3OH -> CH3CCl + OPCl3 + HCl}}$
És un àcid de Lewis, per la qual cosa forma complexos ${\ce {PCl6^-}}$amb compostos donadors de clorurs. Però també pot actuar com a base de Lewis amb reactius acceptors de clorurs (${\ce {BCl3}}$, ${\ce {AlCl3}}$, ${\ce {TiCl4}}$, ${\ce {SnCl4}}$…), segons la reacció:
${\ce {PCl5 + MCl_n -> [PCl4]^+[MCl_{n-1}]^-}}$

## Preparació

El pentaclorur de fòsfor es prepara industrialment per reacció del triclorur de fòsfor, ${\ce {PCl3}}$, dissolt en tetraclorur de carboni, ${\ce {CCl4}}$, i clor, ${\ce {Cl2}}$:${\ce {PCl3 \; + \, Cl2 \; -> \; PCl5}}$
Pots preparar-se, també, per reacció del fòsfor elemental, ${\ce {P4}}$, amb clor, segons la reacció:
${\ce {P4 + 10 Cl2 -> 4 PCl5}}$

## Aplicacions

L'ús principal del pentaclorur de fòsfor és com a reactiu de cloració en síntesi orgànica. Se'n produeixen desenes de milions de kilograms cada any per a aquesta aplicació. Són molt emprades les reaccions per substituir grups hidròxid ${\ce {-OH}}$ per clors ${\ce {-Cl}}$, o també per a la transformació de cetones i els aldehids en derivats diclorats amb pèrdua del grup carbonil:
També s'empra com a material de partida per a la síntesi d'una àmplia varietat de compostos de fòsfor inorgànics i orgànics utilitzats com a pesticides, productes químics de tractament d'aigües, retardants de flama, antioxidants fosfòrics, plastificants i estabilitzadors per a plàstics i elastòmers, oli lubricant i additius de pintura.
Actualment també és important la reacció amb el fluorur de liti, ${\ce {LiF}}$, que permet la síntesi de l'hexafluorofosfat de liti, ${\ce {LiPF6}}$, un electròlit que s'empra en les bateries d'ió liti, que són recarregables i molt emprades en dispositius electrònics com ara el telèfons mòbils. La reacció de síntesi és:
${\ce {PCl5 + 6 LiF -> LiPF6 + 5 LiCl}}$

## Enllaços externs

* «Pentaclorur de Fòsfor» (català) Fitxa tècnica i informació toxicològica
* Jim Clark, «The period 3 chlorides» (anglès), 2005 (revisió de 2013)
* International Chemical Safety Card 0544 (anglès), (Fitxa internacional de seguretat química)

## Referències

* ↑ Roscoe, Henry Enfield; Schorlemmer, Carl. The non-metallic elements. New ed., completely rev. by Sir H. E. Roscoe, assisted by Drs. H. G. Colman and A. Harden. 1901 (en anglès). D. Appleton, 1895.
* ↑ Ferchl, Fritz; Süssenguth, Armin. A Pictorial History of Chemistry (en anglès). W. Heinemann, 1939.
* 1 2 Wiberg, Egon; Wiberg, Nils. Inorganic Chemistry (en anglès). Academic Press, 2001. ISBN 9780123526519.
* ↑ Chambers, C.; Holliday, A. K.. Inorganic Chemistry: Butterworths Intermediate Chemistry (en anglès). Elsevier, 2016-06-22. ISBN 9781483182827.
* ↑ Gibson, Charles S. Essential Principles of Organic Chemistry (en anglès). Cambridge University Press, 2016-04-15. ISBN 9781316603864.
* ↑ Pubchem. «PHOSPHORUS PENTACHLORIDE» (en anglès). [Consulta: 11 octubre 2017].
* ↑ «Synthesis of phosphorus pentachloride» (en anglès). PrepChem.com, 22-08-2015.
* ↑ House, J. E.; House, Kathleen A. Descriptive Inorganic Chemistry (en anglès). Academic Press, 2015-09-10. ISBN 9780128029794.
* 1 2 «phosphorus pentachloride: chemical product info at CHEMINDUSTRY.RU». [Consulta: 12 octubre 2017].