Fosfor(V)klorid, även kallad fosforpentaklorid (PCl5), är en oorganisk kemisk förening bestående av fosfor och klor. I föreningen förekommer fosfor i oxidationstalet +5. Beroende på fas och omgivning uppträder PCl5 antingen som en molekylär molekyl eller som en jonförening.

Grundläggande egenskaper

  • Formel: PCl5
  • Utseende: vitt till gult, starkt luktande kristallint ämne; fuming vid kontakt med fuktig luft
  • Struktur: i gasform är PCl5 en molekyl med trigonal bipyramidal geometri; i fast form finns en jonisk struktur bestående av PCl4+ och PCl6−
  • Beståndsdelar: består av fosfor- och kloratomer; i den joniska formen förekommer även kloridjoner eller komplexa klorid-anjoner (kloridjoner)

Struktur och bindningar

PCl5 är ett exempel på en hypervalent molekyl där centrala fosforatomen binder fler än åtta elektroner i sitt valensskal. I gastillståndet har molekylen tre ekvatoriella och två axiala kloratomer (trigonal bipyramid). I fast tillstånd kan den istället bilda ett jonpars där fosfor förekommer i olika koordinationsmiljöer (PCl4+ är tetraedrisk, PCl6− är oktaedrisk).

Framställning och jämvikter

  • Industriell framställning: PCl5 framställs huvudsakligen genom klorering av fosfortriklorid (PCl3 + Cl2 → PCl5).
  • Termisk stabilitet: ämnet kan sönderfalla reversibelt till PCl3 och Cl2 vid upphettning (jämvikten PCl5 ⇌ PCl3 + Cl2 är temperatur- och tryckberoende).

Kemisk reaktivitet

  • Hydrolys: PCl5 reagerar våldsamt med vatten och bildar saltsyra (HCl) samt olika fosforoxider eller -oxiklorider, exempelvis fosforoxiklorid (POCl3) och så småningom fosforsyra vid fullständig hydrolys.
  • Chlorerings- och dehydratiseringsmedel: i organisk kemi används PCl5 för att omvandla syrehaltiga funktionella grupper till klorider, till exempel omvandling av karboxylsyror till acylklorider.
  • Lewis-syra: fungerar som Lewis-syra och kan acceptera elektronpar, vilket förklarar bildningen av PCl6− i joniska former.

Användningsområden

  • Tillverkning av andra fosforklorider och fosforhaltiga kemikalier
  • Som reagens för klorering och dehydratisering i organisk syntes
  • Laboratoriekemikalie för specifika transformationssteg där kraftfull klorering krävs

Säkerhet och miljö

PCl5 är frätande och giftigt. Vid kontakt med fukt bildas frätande gaser som HCl och POCl3. Hantering kräver torr och inert miljö, lämplig skyddsutrustning (handskar, ögonskydd, dragskåp) samt rutiner för säker förvaring och spillhantering. Utsläpp till miljön kan ge lokal försurning och korrosionsskador.

Närmare läsning

För grundläggande information om kemiska föreningar i allmänhet, se vidare kemisk förening. För bakgrund om fosfor och dess kemiska egenskaper, se material om fosfor. För diskussioner om oxidationstal och hur de används i kemin, se oxidationstal. Begreppet kloridjoner är relevant när man studerar joniska former av fosforklorider.