Pentafluoruro de fósforo
From Wikipedia, the free encyclopedia
| Pentafluoruro de fósforo | ||
|---|---|---|
 | ||
| Nombre IUPAC | ||
| Pentafluoruro de fósforo | ||
| General | ||
| Fórmula molecular | PF5 | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 7647-19-0[1] | |
| Propiedades físicas | ||
| Apariencia | incoloro | |
| Densidad | 5527 kg/m³; 5,527 g/cm³ | |
| Masa molar | 125,966 g/mol | |
| Punto de fusión | −93,78 °C (179 K) | |
| Punto de ebullición | −84,6 °C (189 K) | |
| Peligrosidad | ||
| Frases R | R26 R35 | |
| Frases S | S9 S26 S36/37/39 S45 | |
| Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | ||
El pentafluoruro de fósforo o fluoruro de fósforo (V) es un compuesto químico inorgánico. Formado por los elementos fósforo y flúor de fórmula PF5 y pertenece a la clase de compuestos de los haluros de fósforo. En condiciones normales es un gas incoloro, altamente tóxico y no inflamable con un olor acre. En aire húmedo o disuelto en agua, reacciona violentamente con la formación de fluoruro de hidrógeno HF y ácido fosfórico H3PO4. Se utiliza como catalizador en reacciones de polimerización de iones.[2]
El pentafluoruro de fósforo fue descubierto y descrito por primera vez en 1876 por el químico británico Thomas Edward Thorpe (1845-1925).[3]
Síntesis
El pentafluoruro de fósforo puede fluoración de pentacloruro de fósforo PCl5 con la ayuda de trifluoruro de arsénico AsF3 con formación de tricloruro de arsénico AsCl3 según la reacción.
El pentafluoruro de fósforo se libera como gas fumante, mientras que el tricloruro de arsénico se mantiene líquido.
O mediante fluoración directa del fósforo rojo a baja temperatura:
![{\displaystyle {\mathsf {P\ {\xrightarrow[{-60^{o}C}]{F_{2}(gas)}}\ PF_{5},PF_{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3da35a159ad811032a5bbb1de1b9e9c5f033e230)
PF 5 se pueden preparar por fluoración de la pentacloruro de fósforo PCl 5 con trifluoruro de arsénico ASF 3: 3PCl 5 + 5AsF 3 → 3PF 5 + 5AsCl 3
Alternativamente PF 5 se puede obtener por descomposición térmica de NaPF6 o Ba(PF6)2.[4][5]
Estructura
La moléculas de pentafluoruro de fósforo poseen forma bipiramidal trigonal, con el átomo de fósforo en el centro y los covalentemente unidos los átomos de flúor en la base triangular (posición ecuatorial) y en los dos vértices (posiciones axial o apical) de la bipirámide. Los enlace F−P−F forman ángulos de 120 ° en la zona durante los dos enlaces a átomos de flúor apicales perpendiculares a la base. Los estudios de monocristales con rayos X de indican que la molécula PF5 tiene dos tipos distintos de enlaces P−F (axial y ecuatorial): la longitud axial del enlace P-F es 158,0 pm y la longitud del ecuatorial P-F es 152,2 pm. El análisis en fase gaseosa mediante difracción de electrones da valores similares: los enlaces axiales F P 158 pm y los ecuatoriales F P-153 pm.[4]
Aunque la geometría bipirámide trigonal debe distinguirse dos tipos de átomos de flúor, en las mediciones con RMN espectroscopia en vez de la esperada dos señales solamente aparece una sola señal para los átomos de flúor. Incluso a temperaturas tan bajas como -100 °C, no puede distinguir el flúor axial del ecuatoriales.Esto es debido a la baja barrera para pseudorrotación a través del mecanismo de Berry, los átomos de flúor están cambiando constantemente sus posiciones dentro de la molécula. Este cambio tiene lugar más rápidamente que el medidor puede capturarlo y en los espectros se representa una estructura promediada en el tiempo con aparentemente cinco átomos de flúor iguales. La equivalencia aparente de los centros F en PF5 la observó por primera vez por Gutowsky.[6] La explicación fue descrita por primera vez por R. Stephen Berry, por lo que recibe el nombre de mecanismo de Berry. La pseudorotation de Berry influye en el espectro de RMN del 19F del PF5 puesto que la espectroscopía de RMN opera en una escala de tiempo del milisegundo. La difracción de electrones y la cristalografía de rayos X no detectan este efecto como sus escalas de tiempo son significativamente más corto.
![{\displaystyle {\mathsf {PF_{5}+NaF\ {\xrightarrow {T}}\ Na[PF_{6}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/85cc00d366669bd0711c3ce927ac06efeba2544f)
