Fosforowodór

związek chemiczny

Fosforowodór, fosfina, PH
3
nieorganiczny związek chemiczny zbudowany z fosforu i wodoru.

Fosforowodór
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny PH
3
Masa molowa 34,00 g/mol
Wygląd bezbarwny gaz[2]
Identyfikacja
Numer CAS 7803-51-2
PubChem 24404
Podobne związki
Podobne związki amoniak, arsenowodór, siarkowodór, antymonowodór
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

WłaściwościEdytuj

W czystej postaci jest to bezbarwny, pozbawiony zapachu gaz; w produktach komercyjnych zapach czosnku lub zgniłych ryb pochodzi od zanieczyszczeń powstałych w procesie produkcji[10][11]. Jest silnie trujący, przy dłuższym narażeniu śmiertelne może być stężenie 10 ppm w powietrzu[12].

  • słabo rozpuszcza się w wodzie
  • skrajnie łatwopalny, w postaci oczyszczonej zapala się w powietrzu przy temperaturze 100 °C[13] (skłonność do samozapłonu wzrasta znacząco dla produktu pozbawionego wilgoci[12]), natomiast w postaci technicznej (nieoczyszczonej) ulega samozapłonowi w temperaturze pokojowej[14], na skutek obecności difosfiny
  • jest silnym reduktorem
  • ma właściwości słabo zasadowe, znacznie słabsze od amoniaku: pKBH+ obliczone dla roztworu w acetonitrylu wynosi 4,2 (dla amoniaku 14,4)[15]
  • podobnie jak amoniak tworzy jednododatni jon fosfonowy (PH+4) oraz sole fosfoniowe (np. PH4Cl) rozkładające się w wodzie i ługach z wydzielaniem PH3
  • oderwanie protonu wymaga dużej energii (ΔG 361 kcal/mol w fazie gazowej), mimo tego jednak fosfina jest znacznie silniejszym kwasem (pKa 24,1 w DMSO) od amoniaku (pKa 39,7 w DMSO)[16]

OtrzymywanieEdytuj

Fosforowodór otrzymać można wieloma metodami:

  • przez hydrolizę fosforków, np.[12][17]:
Ca3P2 + 6H2O → 2PH3↑ + 3Ca(OH)2
W reakcji powstają też pewne ilości wodoru. Na powietrzu wydzielający się gaz ulega samozapłonowi z powodu obecności difosfiny[18].
4P + 3KOH + 3H2O → PH3↑ + 3KH2PO2
Produktami ubocznymi są także difosfina i wodór.
  • przez rozkład jodku fosfoniowego[12][17]:
PH4I + KOH → PH3↑ + KI + H2O
Metoda ta pozwala na uzyskanie produktu o najwyższej czystości.
4H3PO3 → 3H3PO4 + PH3
2H3PO2 → H3PO4 + PH3

Surowy produkt oczyszcza się przez wymrożenie wody i difosfiny suchym lodem (ok. −78 °C), a następnie skroplenie fosforowodoru w płuczce zanurzonej w ciekłym azocie[17].

ZastosowaniaEdytuj

Fosforowodór jest skrajnie toksyczny, podobnie jak cyjanowodór czy bromek metylu. Stosuje się go jako insektycyd do gazowania szkodników w zbożach.

Pochodne fosforowodoruEdytuj

Solami fosforowodoru są fosforki. Fosforek cynku (Zn
3
P
2
) i fosforek glinu (AlP) stosowane są do zwalczania szkodników (jako insektycydy i rodentycydy). Fosforki metali III grupy układu okresowego (fosforek glinu, fosforek galu, fosforek indu i fosforek talu[19]) wykazują właściwości półprzewodnikowe i są stosowane w elementach elektronicznych.

Każdy atom wodoru w fosforowodorze może zostać zastąpiony grupą organiczną. Powstają wówczas związki fosforoorganiczne nazywane fosfinami, np. trifenylofosfina P(C
6
H
5
)
3
stosowana w reakcji Mitsunobu.

PrzypisyEdytuj

  1. a b c Neil G. Connelly i inni, Nomenclature of Inorganic Chemistry. IUPAC Recommendations 2005 (Red Book), International Union of Pure and Applied Chemistry, RSC Publishing, 2005, s. 328, ISBN 978-0-85404-438-2.
  2. a b c d e f Haynes 2016 ↓, s. 4-77.
  3. a b Haynes 2016 ↓, s. 6-92.
  4. Haynes 2016 ↓, s. 4-132.
  5. Haynes 2016 ↓, s. 9-65.
  6. a b Fosforowodór (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2017-01-02].
  7. a b c Haynes 2016 ↓, s. 16-29.
  8. Fosforowodór (nr 295647) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2017-01-02]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  9. Fosforowodór (nr 295647) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2017-01-02]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  10. Chemical terrorism factsheet – phosphine, www.bioterrorism.slu.edu [zarchiwizowane z adresu 2012-12-24].
  11. Pesticide factsheet – phosphine, United States Environmental Protection Agency. Office of Prevention, Pesticides and Toxic Substances [zarchiwizowane z adresu 2012-06-26].
  12. a b c d e f g Philip John Durrant, Bryl Durrant: Zarys współczesnej chemii nieorganicznej. Warszawa: PWN, 1965, s. 809–810.
  13. Fosforowodór (ZVG: 3530) (ang. • niem.) w bazie GESTIS, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA).
  14. International Occupational Safety and Health Information Centre: Phosphine.
  15. J. N. Li, Y. Fu, L. Liu, Q. X. Guo. First-principle predictions of basicity of organic amines and phosphines in acetonitrile. „Tetrahedron”. 62 (50), s. 11801–11813, 2006. DOI: 10.1016/j.tet.2006.09.018. 
  16. J. N. Li, L. Liu, Y. Fu, Q. X. Guo. What are the pKa values of organophosphorus compounds?. „Tetrahedron”. 62 (18), s. 4453–4462, 2006. DOI: 10.1016/j.tet.2006.02.049. 
  17. a b c d Handbook of preparative inorganic chemistry. Brauer, G. (red.). Wyd. 2. T. 1. Nowy Jork – Londyn: Academic Press, 1963, s. 525–530.
  18. Stanisław Tołłoczko, Wiktor Kemula: Chemia nieorganiczna z zasadami chemii ogólnej. Warszawa: PWN, 1954, s. 319–320.
  19. American Elements: Thallium Phosphide Supplier & Tech Info. [dostęp 2010-08-17].

BibliografiaEdytuj