Was ist Phosphorpentachlorid?
Phosphorpentachlorid (englisch: phosphorus pentachloride) ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel PCl5 und ein Chlorid des Phosphors.
Es hat eine molare Masse von 208,2 g/mol, einen Sublimationspunkt von 160 °C, ein spezifisches Gewicht von 2,1 und die CAS-Nummer 10026-13-8. Wie Phosphortrichlorid und Phosphorylchlorid, die ebenfalls zu den Phosphorchloriden gehören, wird es sehr häufig für die Synthese verschiedener Stoffe verwendet.
In gasförmigem Zustand hat Phosphorpentachlorid eine dreifach bipyramidale Struktur, wobei das Kation, dem ein Chloridion entzogen wurde, die tetraedrische Struktur und das Anion, dem eines hinzugefügt wurde, die oktaedrische Struktur einnimmt.
Anwendungen von Phosphorpentachlorid
Phosphorpentachlorid wird in der Industrie unter anderem als Reagenz bei der Herstellung verschiedener Chloride wie Arzneimittel (Antibiotika, Vitamine usw.) und Farbstoffe verwendet. Es wird in der organischen Synthese aufgrund seiner starken Reaktivität häufig als Reagenz für die Chlorierung verschiedener organischer und anorganischer Verbindungen verwendet:
1. Synthese von organischen Verbindungen
Beispiele für Reaktionen mit organischen Verbindungen sind Reaktionen mit Carbonsäuren zur Herstellung von Carbonsäurechloriden und Reaktionen mit Alkoholen zur Herstellung von Alkylchloriden. Diese Reaktion ist eine sehr gute Chlorierungsreaktion, hat aber den Nachteil, dass das Nebenprodukt, Trichloridphosphat, fest und schwer zu entfernen ist. Aus diesem Grund werden Reagenzien wie Thionylchlorid, bei dem gasförmiges Sauerstoffdisulfid als Nebenprodukt anfällt, häufiger in Laborversuchen verwendet.
Darüber hinaus werden sie bei Reaktionen mit tertiären Amiden verwendet, um die Vilsmeier-Reaktion herzustellen. Dieses Reagenz ist sehr nützlich, da es für die Synthese von aromatischen Ketonen und Aldehyden aus Amiden und aktiven aromatischen Verbindungen verwendet werden kann.
Es wird auch für andere Reaktionen verwendet wie z. B. für den Ersatz des an den Kohlenstoff gebundenen Wasserstoffs in der Aryl- oder Benzylposition durch Chlor.
2. Synthese von anorganischen Verbindungen
Phosphorpentachlorid ist sehr reaktiv und kann anorganische Verbindungen wie Stickstoffdioxid chlorieren. Es hat auch die Eigenschaft, verschiedene metallische Elemente zu chlorieren und Addukte mit Metallchloriden zu bilden. Wie bei den organischen Verbindungen werden heute jedoch häufig andere Reaktionspartner verwendet.
Weitere Beispiele für Reaktionen mit anorganischen Verbindungen sind Reaktionen mit Lithiumfluorid zur Bildung von Lithiumhexafluorophosphat, das als Elektrolyt in Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird.
Eigenschaften von Phosphorpentachlorid
Phosphorpentachlorid hat ein weißes oder blassgelbes kristallines Aussehen oder eine feste Masse. Es hat einen starken, stechenden Geruch, raucht und ist extrem hygroskopisch. Phosphorpentachlorid wird normalerweise durch die Reaktion von Phosphortrichlorid mit Chlorgas hergestellt.
Diese Reaktion ist enthalpisch günstig und daher leicht durchzuführen, so dass Phosphorpentachlorid auf diese Weise in sehr großen Mengen hergestellt werden kann. Bei 180 °C befindet sich Phosphorpentachlorid jedoch im Gleichgewicht mit Phosphortrichlorid und Chlor, so dass Phosphorpentachlorid mit Chlor eine grüne Farbe annehmen kann.
Phosphorpentachlorid ist ein hochreaktiver Stoff. Wenn es mit Wasser reagiert, bildet es Chlorwasserstoff. Außerdem entsteht bei der Hydrolyse neben Chlorwasserstoff auch Phosphorsäure. Es ist daher nicht wasserlöslich, aber in organischen Lösungsmitteln wie Schwefelkohlenstoff und Benzol löslich.
Weitere Informationen zu Phosphorpentachlorid
Gefährdung durch Phosphorpentachlorid
Phosphorpentachlorid wird in der GHS-Einstufung als akut toxisch (oral), ätzend und hautreizend, stark augenschädigend und augenreizend sowie als spezifische Zielorgan- und systemische Toxizität (einmalige und wiederholte Exposition) eingestuft. Außerdem besteht aufgrund der heftigen Reaktionen mit Wasser und anderen Stoffen Explosionsgefahr, so dass bei der Handhabung Vorsicht geboten ist. Beim Umgang mit dem Produkt müssen Schutzbrille und Gummihandschuhe getragen werden.
Phosphorpentachlorid wird als Gefahrstoff eingestuft.