Παρασκευή, Ιδιότητες, Δομή και Χρήσεις Αλογονιδίων Φωσφίνης και Φωσφόρου
Τι είναι η Phosphinе;
Η φωσφίνη, που ονομάζεται επίσης συζευγμένη φωσφάνη, είναι μια ιοντική ένωση με τύπο PH3. Αποτελείται από ένα κεντρικό άτομο φωσφόρου συνδεδεμένο με τρία υδρογόνο (Η) μέσω απλών δεσμών.
Υπάρχουν αρκετές ιδιότητες της φωσφίνης και των αλογονιδίων του φωσφόρου που τα κάνουν να ακούγονται ως καταλύτες. Ως εκ τούτου, η βιομηχανική επεξεργασία της φωσφίνης θα πρέπει να πραγματοποιείται με χρήση εξελιγμένου εξοπλισμού, όπως αντλίες κενού, θερμικοί εξουδετερωτές και συστήματα χρωματογραφίας.
Η φωσφίνη (PH3) και τα αλογονίδια του φωσφόρου (PX3, PX5) είναι δύο από τους σημαντικότερους βιομηχανικούς πρόδρομους. Η φωσφίνη χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία εφαρμογών, όπως η σύνθεση ολεφινών, για την παραγωγή χρωστικών και χρωστικών, για τη σύνθεση PPh3 και P(OЕt)2. Χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή άλλων υλικών, όπως πολυ (αιθέρες αρυλενίου), πολυθειοφαίνια και στυρενικά μονομερή.
Το σημείο βρασμού της Φωσφίνης είναι 113°C.
Τι είναι το Phosphorus Halidеs;
Αλογονίδια φωσφόρου (PX3, PX5) είναι οι πρόδρομοι πολλών πολυμερών. Ένα από αυτά είναι το πολυφωσφαζένιο, το οποίο πολυμερίζεται σε μια διαλυτοθερμική διαδικασία.
Έχει σταθερή θερμοκρασία τήξης περίπου 245°C και σημείο βρασμού περίπου 1650K-1800K σε ατμοσφαιρική πίεση. Είναι αδιάλυτο στο νερό, αλλά αναμίξιμο με τον τετραχλωράνθρακα και την πυριδίνη, αποδίδοντας αλογονίδια φωσφονίου (PCl4+). Αυτή η ένωση δεν διαλύεται στο νερό και παρεμποδίζεται στερικά από το χλώριο. Τα άλατα αλκαλιμετάλλων όπως το βρωμιούχο κάλιο ή ο βρωμιούχος άργυρος μπορούν να παράγουν υδροξείδια αυτού του αντιποδικού ατόμου για αυτά.
Αυτό το μείγμα μυρίζει σαν χλώριο, αλλά είναι διαλυτό σε τετραχλωράνθρακα, σχηματίζοντας οξείδιο διφαινυλοφωσφίνης (DPPO). Σε μια άλλη διαδικασία, σχηματίζει πολυκρυσταλλικά φωσφοροχλωρίδια, τα οποία είναι φάσεις οργανικών υλικών που έχουν ειδικές οπτικές ιδιότητες.
Χρήσεις φωσφίνης και αλογονιδίων του φωσφόρου;
Χρησιμοποιείται στις ακόλουθες εφαρμογές:
- Έχει την ιδιότητα της αυθόρμητης καύσης, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για χρήση στο σήμα του Holme
- Χρησιμοποιείται επίσης ως πρόσθετο σε βιομηχανίες ημιαγωγών
Παρασκευή φωσφίνης:
Το φωσφίδιο ασβεστίου αναμιγνύεται με νερό ή αραιωμένο HCl. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό φωσφίνης.
Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3
Ca3P2 + 6HCl → 3CaCl2 + 2PH3
Στο εργαστήριο, αέριο φωσφίνη θερμαίνεται με πυκνό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου σε μια αδρανή ατμόσφαιρα CO2 για να σχηματίσει φωσφίνη.
P4+3NaOH+3H2O → PH3 + 3NaH2PO2
Παρασκευή αλογονιδίων φωσφόρου:
Ο μόνος πιθανός τρόπος λήψης αλογονιδίων φωσφόρου είναι μέθοδοι που χρησιμοποιούν μεταλλικό φώσφορο ως πρόδρομο. Δύο διαδικασίες υποστηρίζουν αυτό:
Για την παραγωγή PCl3 και βρωμιδίου θα μπορούσε κανείς να λάβει, για παράδειγμα, ψευδάργυρο (II) δις (τριμεθυλοσιλυλ)-φωσφίνη σε αποσταγμένα μέσα όπως μοριακά κόσκινα ή χρωματογραφία στήλης πυριτικής πηκτής. Συνήθως συντίθεται με επεξεργασία χλωριούχου τριμεθυλαμμωνίου με πεντασουλφίδιο του φωσφόρου.
Το πρώτο ενδιάμεσο χρησιμεύει ως ένα είδος καθαριστικού, ενώ το δεύτερο χρησιμοποιείται σε ορισμένους τύπους βρωμίωσης όπως αυτοί που παράγονται από την επεξεργασία PCl2 με BF3(g). Η αντίδραση δεν ακολουθεί την τυπική στοιχειομετρία στην οποία θα προστεθεί περίσσεια μονοχλωριδίου για αποσύνθεση. Αντίθετα, αποδίδει μόνο περίπου πέντε ισοδύναμα φωσφινοβρωμιδίων. Σε συνθήκες οξείδωσης, το N-d ιφαινυλοφωσφορυλοβρωμίδιο μειώνει το προϊόν αντίδρασης δυσαναλογίας προς το αντίστοιχο αλογόνο διφαινυλαμίνη.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες της φωσφίνης:
Η φωσφίνη υπάρχει ως ενιαία οντότητα. Έχει βραχύτερα μόρια που υπάρχουν σε τρεις, πέντε και επτά καταστάσεις σθένους, που συμφωνούν με τη διαμόρφωση ηλεκτραρνητικότητας (1s – 2p) συνδεδεμένη μεταξύ τους) που είναι «το πιο τέλειο από όλα». Γενικά, οι δεσμοί P-P είναι πιο σταθεροί από τις γέφυρες αλκυλίου Cl-Cl ή SO-SO, επειδή έχουν υψηλότερο συντελεστή δέσμευσης σίγμα, δίνοντας την καλύτερη απορροφητική ισχύ. Όλα τα στοιχεία φωσφίνης είναι αδύναμα οξέα Lewis και μπορούν να υπάρχουν ως ιοντικά ή μοριακά είδη.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες των αλογονιδίων του φωσφόρου:
Ο φώσφορος είναι ελεύθερος οξυγόνου και έχει πολύ υψηλή ηλεκτραρνητικότητα. Σχηματίζει εύκολα ισχυρούς δεσμούς σ με το οξυγόνο και όλα τα στοιχεία μετατρέψιμα μέσω αυτού του συνδέτη (στοιχεία αρκετά μικρά για το σχηματισμό διπόλου που πρέπει να περιστρέφεται αμέσως ως υδρογόνο). Τέτοια φθοριούχα περιέχουν συνήθως ένα στοιχείο στη διανομή. Ο φώσφορος (III) δεν εκχυλίζεται εύκολα από υδατικά διαλύματα με ηλεκτρόλυση.
Συμπέρασμα:
Ο φώσφορος υπάρχει σε διάφορες δυαδικές ενώσεις και έχει την υψηλότερη συγκέντρωση οργανικών ενώσεων φωσφόρου από οποιοδήποτε στοιχείο. Η δομή της πλειονότητας των αλογονιδίων του φωσφόρου είναι μονοκλινική, αλλά αυτά με υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι ρομβοεδρικά ή ορθορομβικά.
Η κλασική παραγωγή ενώσεων φωσφονίου μέσω της πυρηνόφιλης προσθήκης φωσφόρου στην καρβονυλική ομάδα οργανικών αλογονιδίων ή ανάλογων ενώσεων που περιέχουν άλλες ασταθείς ομάδες απελευθέρωσης έχει διατηρήσει το ενδιαφέρον. Η εφαρμογή τριτοταγών φωσφινών για οργανοκαταλύτες σε διάφορες χημικές διεργασίες είναι ένας ταχέως αναπτυσσόμενος τομέας της οργανικής χημείας. Οι περισσότερες αντιδράσεις που καταλύονται από φωσφίνη παράγουν ένα καταλυτικό ενδιάμεσο φωσφονίου βεταΐνης μέσω προσθήκης πολλαπλών δεσμών άνθρακα-άνθρακα.