Buka menu utama

Fosforus pentaklorida

senyawa kimia
(Dialihkan dari Fosfor pentaklorida)

Fosforus pentaklorida adalah senyawa kimia dengan rumus kimia PCl5. Senyawa ini merupakan salah satu klorida fosforus yang penting, yang lainnya termasuk PCl3 dan POCl3. PCl5 digunakan sebagai pereaksi pengklorinasi. Senyawa ini merupakan padatan tak berwarna, sensitif terhadap air dan kelembapan, meskipun sampel komersial bisa berwarna kekuningan dan terkontaminasi dengan hidrogen klorida.

Fosforus pentaklorida
Fosforus pentaklorida (struktur fase gas)
Fosforus pentaklorida
Phosphorus-pentachloride-3D-vdW.png
Phosphorus pentachloride ampoule.jpg
Nama
Nama IUPAC
Fosforus pentaklorida
Fosfor(V) klorida
Nama lain
Pentaklorofosforana
Penanda
Model 3D (JSmol)
ChemSpider
Nomor EC 233-060-3
Nomor RTECS TB6125000
UNII
Nomor UN 1806
Sifat
Cl5P
Massa molar 208,22 g·mol−1
Penampilan kristal tak berwarna
Bau berbau menyengat[1]
Densitas 2.1 g/cm3
Titik lebur 160,5 °C (320,9 °F; 433,6 K)
Titik didih 166,8 °C (332,2 °F; 439,9 K) sublimasi
terurai
(eksotermik)
Kelarutan larut dalam CS2, klorokarbon, benzena
Tekanan uap 1.11 kPa (80 °C)
4.58 kPa (100 °C)[2]
Struktur
tetragonal
D3h (trigonal bipiramidal)
0 D
Termokimia
Kapasitas kalor (C) 111.5 J/mol·K[2]
Entropi molar standar (So) 364.2 J/mol·K[2]
Bahaya
Lembar data keselamatan ICSC 0544
Piktogram GHS The corrosion pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)The skull-and-crossbones pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)The health hazard pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)[3]
Keterangan bahaya GHS Berbahaya
H302, H314, H330, H373[3]
P260, P280, P284, P305+351+338, P310[3]
Titik nyala Tak mudah terbakar
Dosis atau konsentrasi letal (LD, LC):
660 mg/kg (tikus, oral)[4][1]
205 mg/m3 (tikus)[4]
1020 mg/m3 (tikus, 10 menit)[4]
Batas imbas kesehatan AS (NIOSH):
PEL (yang diperbolehkan)
TWA 1 mg/m3[1]
REL (yang direkomendasikan)
TWA 1 mg/m3[1]
IDLH (langsung berbahaya)
70 mg/m3[1]
Senyawa terkait
fosforus pentahalida terkait
Fosforus pentafluorida
Fosforus pentabromida
Fosforus pentaiodida
Senyawa terkait
Fosforus triklorida
Fosforil klorida
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada temperatur dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
N verifikasi (apa ini YaYN ?)
Sangkalan dan referensi

StrukturSunting

Struktur untuk fosforus klorida selalu konsisten dengan teori VSEPR. Struktur dari PCl5 bergantung pada lingkungannya. Gas dan lelehan PCl5 merupakan molekul netral dengan simetri trigonal bipiramidal (D3h). Keadaan hipervalen dari spesi ini (seperti halnya PCl6, lihat di bawah) dapat dijelaskan dengan penyertaan OM non-ikatan (teori orbital molekul) atau resonansi (teori ikatan valensi). Struktur trigonal bipiramidal ini tetap ada dalam pelarut non-polar, seperti CS2 dan CCl4.[5] Dalam keadaan padat PCl5 bersifat ionik, memiliki rumus PCl+4PCl6.[6]

Dalam larutan pelarut polar, PCl5 mengalami "autoionisasi".[7] Larutan encer terdisosiasi menurut persamaan berikut:

PCl5   [PCl+4]Cl

Pada konsentrasi tinggi, suatu kesetimbangan kedua menjadi lebih ada:

2 PCl5   [PCl+4][PCl6]

Kation PCl+4 dan anion PCl6 merupakan tetrahedral dan oktahedral, berturut-turut. Pada suatu waktu, PCl5 dalam larutan diperkirakan membentuk struktur dimer, P2Cl10, Namun saran ini tidak didukung oleh pengukuran spektroskopi Raman.

Pentaklorida terkaitSunting

AsCl5 dan SbCl5 juga mengadopsi struktur trigonal bipiramidal. Jarak ikatan yang relevan adalah 211 (As-Cleq), 221 (As-Clax), 227 (Sb-Cleq), dan 233.3 pm (Sb-Clax ).[8] Pada suhu rendah, SbCl5 terkonversi menjadi dimer, bioktahedral Sb2Cl10, secara sttruktur berhubungan dengan niobium pentaklorida.

PreparasiSunting

PCl5 disiapkan dengan klorinasi PCl3.[9] Reaksi ini digunakan untuk memproduksi sekitar 10,000,000 kg/tahun PCl5 (per 2000).[6]

PCl3 + Cl2   PCl5 (ΔH = −124 kJ/mol)

PCl5 hadir dalam kesetimbangan dengan PCl3 dan klorin, serta pada suhu 180 °C derajat disosiasinya kira-kira 40%.[6] Karena kesetimbangannya, sampel PCl5 terkadang mengandung klorin, yang menimbulkan warna kehijauan.

ReaksiSunting

HidrolisisSunting

Dalam reaksinya yang paling dicirikan, PCl5 bereaksi setelah kontak dengan air untuk melepaskan hidrogen klorida dan memnghasilkan oksida fosforus. Produk hidrolisis pertama adalah fosforus oksiklorida:

PCl5 + H2O → POCl3 + 2 HCl

Dalam air panas, hidrolisis berlangsung menyeluruh menjadi asam orto-fosfat:

PCl5 + 4 H2O → H3PO4 + 5 HCl

Klorinasi senyawa organikSunting

Dalam kimia sintetis, dua kelas klorinasi biasanya menarik: klorinasi oksidatif dan klorinasi substitusi. Klorinasi oksidatif memerlukan transfer Cl2 dari pereaksi ke substrat. Klorinasi substitusi mensyaratkan penggantian gugus O atau OH dengan klorida. PCl5 dapat digunakan pada kedua proses tersebut.

Setelah perlakuan dengan PCl5, asam karboksilat dikonversi menjadi asil klorida yang sesuai.[10] Mekanisme berikut telah diajukan:[11]

 

Senyawa ini juga mengubah alkohol menjadi alkil klorida. Tionil klorida lebih umum digunakan di laboratorium karena SO2 lebih mudah dipisahkan dari produk organik dibandingkan POCl3.

PCl5 bereaksi dengan amida tersier, seperti DMF, untuk menghasilkan dimetilklorometilenamonium klorida, yang disebut sebagai pereaksi Vilsmeier, [(CH3)2NCClH]Cl. Lebih khusus, suatu garam terkait dihasilkan dari reaksi DMF dan POCl3. Pereaksi tersebut berguna dalam preparasi turunan benzaldehida melalui formilasi dan untuk mengubah gugus C-OH menjadi gugus C-Cl.[12]

Senyawa ini khususnya dikenal karena mengubah gugus C=O menjadi gugus CCl2.[13] Sebagai contoh, benzofenon dan fosforus pentaklorida bereaksi menghasilkan difenildiklorometana:[14]

(C6H5)2CO + PCl5 → (C6H5)2CCl2 + POCl3

Karakter elektrofil PCl5 disorot oleh reaksinya dengan stirena untuk memberi, setelah hidrolisis, turunan asam fosfonat.[15]

Perbandingan dengan pereaksi terkaitSunting

Baik PCl3 dan PCl5 mengubah gugus R3COH menjadi klorida R3CCl. Namun, pentaklorida merupakan sumber klorin dalam banyak reaksi. Senyawa ini mengklorinasi ikatan CH alilik dan benzilik. PCl5 memiliki kemiripan yang lebih besar dengan SO2Cl2, juga merupakan sumber dari Cl2. Untuk klorinasi oksidatif pada skala laboratorium, sulfuril klorida sering disukai dibanding PCl5 karena produk samping gas SO2 mudah dipisahkan.

Klorinasi senyawa anorganikSunting

Sedangkan untuk reaksi dengan senyawa organik, penggunaan PCl5 telah digantikan oleh SO2Cl2. Reaksi fosforus pentoksida dan PCl5 menghasilkan POCl3:[16]

6 PCl5 + P4O10 → 10 POCl3

PCl5 mengklorinasi nitrogen dioksida untuk membentuk nitronium klorida:

PCl5 + 2 NO2 → PCl3 + 2 NO2Cl

PCl5 adalah prekursor bagi litium heksafluorofosfat, LiPF6, suatu elektrolit dalam baterai ion litium. LiPF6 juga diproduksi melalui reaksi PCl5 dengan litium fluorida, dengan litium klorida sebagai produk samping:

PCl5 + 6 LiF → LiPF6 + 5 LiCl

KeamananSunting

PCl5 adalah zat berbahaya karena bereaksi keras dengan air.

Lihat pulaSunting

ReferensiSunting

  1. ^ a b c d e "NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0509". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  2. ^ a b c Phosphorus pentachloride dalam Linstrom, P.J.; Mallard, W.G. (eds.) NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD. http://webbook.nist.gov (diakses tanggal 2014-05-15)
  3. ^ a b c Phosphorus pentachloride
  4. ^ a b c "Fosforus pentaklorida". Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  5. ^ D. E. C. Corbridge (1995). Phosphorus: an outline of its chemistry, biochemistry, and uses. Elsevier Science Ltd. ISBN 0-444-89307-5. 
  6. ^ a b c Arnold F. Holleman; Egon Wiber; Nils Wiberg (2001). Inorganic Chemistry. Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9. 
  7. ^ Suter, R. W.; Knachel, H. C.; Petro, V. P.; Howatson, J. H.; S. G. Shore, S. G. (1978). "Nature of Phosphorus(V) Chloride in Ionizing and Nonionizing Solvents". J. Am. Chem. Soc. 95 (5): 1474–1479. doi:10.1021/ja00786a021. 
  8. ^ Haupt, S.; Seppelt, K. (2002). "Solid State Structures of AsCl5 and SbCl5". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 628 (4): 729–734. doi:10.1002/1521-3749(200205)628:4<729::AID-ZAAC729>3.0.CO;2-E. 
  9. ^ R. N. Maxson,"Phosphorus Pentachloride" Inorganic Syntheses 1939, vol. 1, pp. 99–100. doi:10.1002/9780470132326.ch34
  10. ^ Adams, R.; Jenkins, R. L. (1941). "p-Nitrobenzoyl chloride". Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 394. 
  11. ^ Clayden, Jonathan (2005). Organic chemistry (edisi ke-Reprinted (with corrections).). Oxford [u.a.]: Oxford Univ. Press. ISBN 978-0-19-850346-0. 
  12. ^ Burks, Jr., J. E. "Phosphorus(V) Chloride" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI:10.1002/047084289.
  13. ^ Gross, H.; Rieche, A.; Höft, E.; Beyer, E. (1973). "Dichloromethyl Methyl Ether". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 365. 
  14. ^ Spaggiari, Alberto; Daniele Vaccari; Paolo Davoli; Giovanni Torre; Fabio Prati (2007). "A Mild Synthesis of Vinyl Halides andgem-Dihalides Using Triphenyl Phosphite−Halogen-Based Reagents". The Journal of Organic Chemistry. 72 (6): 2216–2219. doi:10.1021/jo061346g. ISSN 0022-3263. PMID 17295542. 
  15. ^ Schmutzler, R. (1973). "Styrylphosphonic dichloride". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 1005. 
  16. ^ Frank Albert Cotton (1999). Advanced inorganic chemistry. Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-19957-1. 

Pranala luarSunting