Trifluoruro di tiofosforile

Trifluoruro di tiofosforile
Formula del trifluoruro di tiofosforile
Modello del trifluoruro di tiofosforile
Nome IUPAC
Trifluoro(sulfanilidene)-λ5-fosfano
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	PSF3
Aspetto	gas incolore
Numero CAS	2404-52-6
PubChem	137585
SMILES	FP(F)(F)=S
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,56
Solubilità in acqua	reagisce
Temperatura di fusione	−148,8 °C (124 K)
Temperatura di ebollizione	−52,2 °C (221 K)
Indicazioni di sicurezza

Il trifluoruro di tiofosforile è il composto inorganico con formula PSF₃. In questo fluoruro il fosforo è formalmente nello stato di ossidazione +5. In condizioni normali è un gas incolore che si idrolizza al contatto con acqua e si infiamma spontaneamente all'aria.

Sintesi

Il trifluoruro di tiofosforile fu sintetizzato per la prima volta da Thorpe e Rodger nel 1888 riscaldando pentasolfuro di fosforo e fluoruro di piombo in assenza di aria e umidità:

${\ce {3P2S5 + PbF2 -> 3PbS + PSF3}}$

Essi notarono che si otteneva PSF₃ anche riscaldando P₂S₅ e BiF₃, o da PbF₂, zolfo e fosforo, oppure anche da AsF₃ e PSCl₃.

Successivamente sono stati descritti altri metodi per produrre il composto. Si può aggiungere fluoruro di sodio a PSCl₃ in soluzione di acetonitrile. Altrimenti il trifluoruro di fosforo può reagire con solfuro di idrogeno, purché a 200 ºC e 4000 atm:

${\ce {PF3 + H2S -> PSF3 + H2}}$

Si può anche far reagire sotto pressione PF₃ e zolfo.

Proprietà

Il trifluoruro di tiofosforile è un composto molecolare polare. La forma della molecola è di tipo tetraedrico, con simmetria C_3v. La distanza P-S risulta 187±3 pm, quella P-F 153±2 pm e l'angolo F-P-F è 100,3°±2°.

Reattività

La chimica del trifluoruro di tiofosforile fu caratterizzata già da Thorpe e Rodger nel 1889. In condizioni normali il composto è un gas molto reattivo; sotto pressione condensa formando un liquido incolore. All'aria in presenza di umidità si infiamma spontaneamente con una fiamma di colore variabile dal blu al grigio-verde a seconda delle condizioni, mentre si producono fumi bianchi. Con ossigeno secco la combustione può non essere spontanea e la fiamma è di colore giallo. I prodotti finali sembrano essere PF₅, P₂O₅ e SO₂. Una particolarità di queste fiamme è la loro bassa temperatura. Thorpe e Rodger notarono:

«È probabilmente una delle più fredde fiamme note. Le nostre mani ne sono state spesso circondate senza provocare sensazioni di calore troppo fastidiose.»

Si decompone per riscaldamento formando zolfo, fosforo e fluoruri di zolfo. Se riscaldato in un tubo di vetro il composto si decompone attaccando il vetro, con formazione di SiF₄, secondo la reazione:

${\ce {4PSF3 + 3Si -> 3SiF4 + P4 + S4}}$

In acqua idrolizza rapidamente dando soluzioni acide, in accordo con la reazione:

${\ce {PSF3 + 4H2O -> H2S + H3PO4 + 3HF}}$

In soluzione basica si scioglie più rapidamente che in acqua, dando luogo alla reazione

${\ce {PSF3 + 6NaOH -> Na3PSO3 + 3NaF + 3H2O}}$

La reazione con ammoniaca gassosa porta alla formazione di fumi bianchi; i dati analitici sono in accordo con la reazione

${\ce {PSF3 + 4NH3 -> 2NH4F + P(NH2)2SF}}$

Gli atomi di fluoro possono essere sostituiti per dare composti derivati come ad esempio PSF₂Cl, PSFCl₂, PSF₂Br, PSFBr₂, PSFClBr, PS(NCO)₃ e PS(NCS)₃. Sono noti anche composti condensati come P₂S₄F₄.

Bibliografia

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