Phosphortrichlorid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Phosphortrichlorid
Andere Namen	Phosphor(III)-chlorid Trichlorphosphan
Summenformel	PCl3
Kurzbeschreibung	farblose, an feuchter Luft rauchende Flüssigkeit mit stechendem Geruch[1][2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7719-12-2 EG-Nummer 231-749-3 ECHA-InfoCard 100.028.864 PubChem 24387 ChemSpider 22798 Wikidata Q409707
Eigenschaften
Molare Masse	137,33 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig[1]
Dichte	1,57 g·cm−3 (21 °C)[2]
Schmelzpunkt	−93,6 °C[2]
Siedepunkt	76 °C[2]
Dampfdruck	133,3 hPa (21 °C)[2]
Löslichkeit	Hydrolyse in Wasser[1] löslich in Diethylether, Chloroform und Schwefelkohlenstoff[1]
Brechungsindex	1,5122 (21 °C)[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[4] ggf. erweitert[2] Gefahr H- und P-Sätze H: 300+330​‐​373​‐​314 EUH: 014​‐​029 P: 280​‐​301+330+331​‐​305+351+338​‐​304+340​‐​310​‐​402+404[2]
MAK	DFG: 0,1 ml·m−3, 0,57 mg·m−3[2] Schweiz: 0,25 ml·m−3 bzw. 1,5 mg·m−3[5] Österreich: 0,25 ml·m−3, 1,5 mg·m−3[6]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Phosphortrichlorid oder Phosphor(III)-chlorid ist eine farblose, giftige und stark ätzende Flüssigkeit von stechendem Geruch, die an feuchter Luft infolge von Hydrolyse raucht.

Herstellung

Es entsteht bei der direkten Umsetzung von Chlor mit weißem Phosphor, P₄, neben geringen Mengen Phosphorpentachlorid, PCl₅. Letzteres reagiert mit überschüssigem Phosphor ebenfalls zu Phosphortrichlorid.^[1]

Eigenschaften

Strukturformel von Phosphortrichlorid mit Bindungslänge und -winkel

Phosphortrichlorid ist das Säurechlorid der phosphorigen Säure, einem dyadischen Tautomer der Phosphonsäure. Infolgedessen erfolgt mit Wasser die Hydrolyse zu dieser und Chlorwasserstoff:^[7] Die Hydrolysereaktion verläuft mit einer spezifischen Reaktionsenthalpie von −286,9 kJ·mol⁻¹ stark exotherm.^[8]

${\displaystyle \mathrm {PCl_{3}+3\ H_{2}O\rightarrow P(OH)_{3}+3\ HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {P(OH)_{3}\ \rightleftharpoons \ HPO(OH)_{2}} }$

Hydrolyse des Phosphor(III)-chlorids zu phosphoriger Säure / Phosphonsäure

Auf analoge Weise bilden sich mit Alkoholen Phosphorigsäureester. Dabei werden die Chlor-Atome schrittweise substituiert:

${\displaystyle \mathrm {PCl_{3}+CH_{3}OH\rightarrow PCl_{2}(OCH_{3})+HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {PCl_{2}(OCH_{3})+CH_{3}OH\rightarrow PCl(OCH_{3})_{2}+HCl} }$

${\displaystyle \mathrm {PCl(OCH_{3})_{2}+CH_{3}OH\rightarrow P(OCH_{3})_{3}+HCl} }$

Umsetzung von Phosphortrichlorid mit Methanol – schrittweise Substitution

Analog erfolgen die Umsetzungen mit Aminen, Thiolen oder (Pseudo-)Halogeniden.

Phosphortrichlorid ist ein recht starkes Reduktionsmittel und wird als Sauerstoff-Akzeptor eingesetzt. Dabei bildet sich als Oxidationsprodukt Phosphorylchlorid, das als Verunreinigung Phosphorchlorid begleitet, wenn dieses mit Luft in Berührung kommt.

Phosphortrichlorid lässt sich weiter zum Phosphorpentachlorid chlorieren:^[9]

${\displaystyle \mathrm {2\ PCl_{3}+2\ Cl_{2}\rightarrow 2\ PCl_{5}\ \rightleftharpoons \ [PCl_{4}]^{+}[PCl_{6}]^{-}} }$

Verwendung

Phosphortrichlorid ist ein Grundstoff der chemischen Industrie, der vielfältige Verwendung findet. Man benötigt es für die Herstellung anderer Phosphorderivate wie Insektizide, Pharmazeutika, Di- und Trialkylphosphite, Phosphorylchlorid, Thiophosphorylchlorid, Flammschutzmittel u. v. a. m.^[1]

Im Labormaßstab kann man mit Hilfe von Phosphortrichlorid Carbonsäurechloride darstellen,^[7] eine Methode, die gegenüber der Darstellung mittels Thionylchlorid oder Oxalylchlorid allerdings keine Vorteile birgt.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f} Eintrag zu Phosphorchloride. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 3. März 2014.
2. ↑ ^{a b c d e f g h} Eintrag zu Phosphortrichlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)
3. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Index of Refraction of Inorganic Liquids, S. 4-140.
4. ↑ Eintrag zu Phosphorus trichloride im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
5. ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7719-12-2 bzw. Phosphortrichlorid), abgerufen am 14. September 2019.
6. ↑ Stoffliste (MAK-Werte und TRK-Werte), Verordnung des Bundesministers für Arbeit über Grenzwerte für Arbeitsstoffe sowie über krebserzeugende und fortpflanzungsgefährdende (reproduktionstoxische) Arbeitsstoffe (Grenzwerteverordnung 2021 – GKV), Österreich, abgerufen am 27. August 2021.
7. ↑ ^{a b} Karl A. Hofmann: Anorganische Chemie. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-663-14240-9, S. 273 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
8. ↑ Kapias, T.; Griffiths, R.F.: Spill behaviour using REACTPOOL Part III. Results for accidental releases of phosphorus trichloride (PCl₃) and oxychloride (POCl₃) and general discussion in J. Hazard. Mat. A81 (2001) 223–249, doi:10.1016/S0304-3894(00)00297-1.
9. ↑ Egon Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie - Mit einem Anhang: Chemiegeschichte. Walter de Gruyter, 2011, ISBN 978-3-11-023832-7, S. 260 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).