Pentafluoruro di fosforo

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Pentafluoruro di fosforo
Schema di struttura del pentafluoruro di fosforo
Modello CPK della molecola del pentafluoruro di fosforo
Nome IUPAC
pentafluoruro di fosforo
Nomi alternativi
fluoruro di fosforo(V)
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare PF5
Massa molecolare (u) 125,97
Aspetto gas incolore
Numero CAS [7647-19-0]
Numero EINECS 231-602-3
PubChem 24295
Proprietà chimico-fisiche
Densità (kg·m−3, in c.s.) 5,80
Solubilità in acqua idrolizza
Temperatura di fusione –93,8 °C (179 K)
Temperatura di ebollizione –84,6 °C (189 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) –1596
ΔfG0 (kJ·mol−1) –1522
S0m(J·K−1mol−1) 7,95
C0p,m(J·K−1mol−1) 85,0
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
Tossico Corrosivo
Frasi R 26, 35
Frasi S 9, 26, 36/37/39, 45

Il pentafluoruro di fosforo è il composto inorganico di formula PF5. In condizioni normali è un gas incolore di odore pungente, più pesante dell'aria. In questo composto il fosforo è nello stato di ossidazione +5. Viene usato come catalizzatore in reazioni di polimerizzazione ionica.[1]

Cenni storici[modifica | modifica sorgente]

Il pentafluoruro di fosforo fu scoperto e descritto per la prima volta dal chimico britannico Thomas Edward Thorpe nel 1876.[2]

Caratteristiche strutturali e fisiche[modifica | modifica sorgente]

PF5 è un composto molecolare. La molecola ha forma di bipiramide triangolare (sp3d), in accordo con la teoria VSEPR. Gli atomi di fluoro non sono tutti equivalenti. Studi di cristallografia a raggi X hanno mostrato la presenza di due diverse distanze di legame P–F (assiali ed equatoriali): P−Fax = 158,0 pm e P−Feq = 152,2 pm. Studi di diffrazione elettronica in fase gassosa hanno fornito valori simili: P−Fax = 158 pm and P−Feq = 153 pm.[3]

Misure di spettroscopia 19F RNM anche a −100 °C non sono però riuscite a distinguere i segnali degli atomi di fluoro assiali ed equatoriali, indicando che su una scala dei tempi più lenta dei millisecondi i cinque atomi di fluoro sono tutti equivalenti. Questo risultato è stato interpretato con un rapido scambio tra le posizioni assiali ed equatoriali, con un meccanismo detto pseudorotazione di Berry. Il nome del meccanismo deriva dal chimico statunitense R. Stephen Berry, che introdusse questo concetto nel 1960.[4]

Al di sotto del punto di fusione di -93,8 °C il composto cristallizza nel sistema esagonale con gruppo cristallino P63/mmc con parametri di reticolo a = 556 pm e c = 618 pm (c/a = 1,11) con due unità di formula per cella elementare.[5]

Sintesi[modifica | modifica sorgente]

PF5 si può preparare fluorurando il pentacloruro di fosforo PCl5 con trifluoruro di arsenico AsF3:

3PCl5 + 5AsF3 → 3PF5 + 5AsCl3

Il pentafluoruro di fosforo si libera come gas e rimane AsCl3 liquido. Alternativamente PF5 si può ottenere per decomposizione termica di NaPF6 o Ba(PF6)2.[3][6]

Reattività[modifica | modifica sorgente]

PF5 è un gas termicamente stabile ma molto reattivo e sensibile all'acqua. A contatto con aria umida fuma e forma ossifluoruro di fosforo, liberando fluoruro di idrogeno:[1]

PF5 + H2O → POF3 + 2HF

L'idrolisi in presenza di acqua passa attraverso vari intermedi, portando alla fine ad acido ortofosforico e fluoruro di idrogeno:[1]

PF5 + 4H2O → H3PO4 + 5HF

PF5 è un acido di Lewis forte e forma complessi con ammine ed eteri;[7] in soluzioni contenenti alte concentrazioni di ioni fluoruro reagisce formando l'anione esafluorofosfato PF6.[8]

Indicazioni di sicurezza[modifica | modifica sorgente]

PF5 è disponibile in commercio. È un gas molto tossico, che provoca ustioni a pelle, mucose e occhi. Reagisce violentemente con l'acqua liberando acido fluoridrico (tossico e corrosivo). Non ci sono dati che indichino proprietà cancerogene. Non ci sono dati sulla ecotossicità.[9]

Note[modifica | modifica sorgente]

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

chimica Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia