Pentabromuro di fosforo

Pentabromuro di fosforo
Nome IUPAC
	Pentabromuro di fosforo
Nomi alternativi
	Bromuro di fosforo(V)
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	PBr5
Peso formula (u)	430,49 g/mol
Aspetto	solido giallo
Numero CAS	7789-69-7
Numero EINECS	232-186-6
PubChem	62678
SMILES	BrP(Br)(Br)(Br)Br
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/l, in c.s.)	3610
Temperatura di fusione	ca. 100 °C
Temperatura di ebollizione	106 °C
Indicazioni di sicurezza
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Il pentabromuro di fosforo, o bromuro di fosforo(V), è un composto chimico del bromo e del fosforo, ha l'aspetto di un solido giallo e possiede formula PBr₅.

Struttura cristallina

Il pentabromuro di fosforo forma cristalli ortorombici aventi gruppo spaziale Pbcm (gruppo n°57) con costanti di reticolo $a=0,562\,\mathrm {nm}$ , $b=1,691\,\mathrm {nm}$ e $c=0,829\,\mathrm {nm}$ ^[1]^[2].

Proprietà

Il pentabromuro di fosforo che ha la stessa struttura del PBr₄⁺Br⁻ allo stato solido ma, nella fase vapore ,è completamente dissociato in tribromuro di fosforo (PBr₃) e bromo molecolare (Br₂). Il rapido raffreddamento di questa fase a 15 K porta alla formazione della specie ionica dell'eptabromuro di fosforo ([PBr₄]⁺[Br₃]^-)^[3]. Infatti gli spettri Raman del pentabromuro di fosforo condensato dalla fase gassosa su una piastra fredda a 15 K non mostrano né bande dovute al pentabromuro di fosforo molecolare, né ai prodotti di dissociazione molecolare semplici attesi (cioè PBr₃ + Br₂) . Invece, gli spettri sono meglio assegnati a una miscela di PBr₃ e PBr₄⁺Br₃⁻. A temperature superiori a 200 K, questo solido si converte in eptabromuro di fosforo ionico^[4].

Il pentabromuro di fosforo è estremamente igroscopico, sensibile al calore e ha un effetto corrosivo. Al di sopra di 35 °C, il composto si decompone in bromuro di fosforo(III) e bromo^[1] e alcune fonti indicano una decomposizione completa tra 84 e 106 °C^[5]^[6].

A differenza del pentacloruro di fosforo (PCl₅) e del pentafluoruro di fosforo (PF₅), non forma bromocomplessi PBr₆^- con complessi metallici, ma è ridotto a tribromuro di fosforo e Br⁻^[7]

Reazioni e usi

Può essere utilizzato in chimica organica per convertire gli acidi carbossilici in bromuri acilici ed è altamente corrosivo. Si decompone sopra i 100 °C per dare tribromuro di fosforo e bromo:^[8]

{\ce {PBr5->[{\text{106 °C}}]PBr3\ +\ Br2}}

Reagisce con:

vapore acqueo: ${\ce {PBr5 \ + \ 2H2O_{(g)}-> POBr3 \ + \ 2HBr}}$
acqua: ${\ce {PBr5 \ + \ 4H2O_{(l)}-> H3PO4 \ + \ 5HBr}}$
alcali: ${\ce {PBr5 \ + \ 8NaOH -> Na3PO4 \ + \ 5NaBr \ + \ 4H2O}}$
fosforo rosso nel disolfuro di carbonio: ${\ce {3PBr5 \ + \ 2P -> 5PBr3}}$

Con il bromuro di ammonio (NH₄Br) forma, in presenza di eccesso di Br₂, il nitruro di fosforo dibromuro:

{\ce {PBr5\ +\ NH4Br->[{\text{NH4Br}}]{\frac {1}{n}}[NPBr2]_{n}\ +\ 4HBr}}

Invertire l'equilibrio della prima reazione per generare PBr₅ mediante l'aggiunta di Br₂ a PBr₃ è difficile a livello pratico perché il prodotto è suscettibile di ulteriori aggiunte per produrre eptabromuro di fosforo (PBr₇)^[9].

Note

^ ^a ^b (EN) M. van Driel e C.H. Mac Gillavry, The crystal structure of phosphorus pentabromide, in Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas, vol. 62, 1943, p. 167, DOI:10.1002/recl.19430620306..
^ (EN) W. Gabes e K. Olie, Refinement of the crystal structure of phosphorus pentabromide, PBr₅, in Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry, vol. 26, p. 443, DOI:10.1107/S0567740870002595.
^ (EN) D.E.C. Corbridge, Phosphorus: Chemistry, Biochemistry and Technology, Sixth Edition, CRC Press, 2013, p. 154, ISBN 978-1-4398-4088-7.
^ (EN) G. Davidson e E.A.V. Ebsworth, Spectroscopic Properties of Inorganic and Organometallic Compounds, Royal Society of Chemistry, 1982, p. 187, ISBN 978-08-51-86133-3.
^ (EN) H. Gerding e P.C. Nobel, The structure of solid phosphorus pentabromide, in Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas, vol. 77, 1958, p. 472, DOI:10.1002/recl.19580770513..
^ (EN) Dale L. Perry, Handbook of Inorganic Compounds, 2ª ed., CRC Press, 2016, p. 312, ISBN 978-14-39-81462-8.
^ (EN) Wiberg, Egon, Hollemann, A.F. e Wiberg, Nils, Inorganic Chemistry, Academic Press, 2001.
^ (EN) Greenwood, N.N. e Earnshaw, A., Chemistry of the Elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
^ (EN) Popov, A.I. e Skelly, N.E., Spectrophotometric Study of Phosphorus Pentabromide in Various Solvents, in J. Am. Chem. Soc., vol. 76, n. 15, 1954, pp. 3916–3919, DOI:10.1021/ja01644a014.

Bibliografia

(RU) Zefirov, N.S., Bolshaya Rossiiskaya Entsiklopediya, 1998, p. 783, ISBN 5-85270-310-9.
(EN) Greenwood, N.N. e Earnshaw, A., Chemistry of the Elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.

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[Driel-1] (EN) M. van Driel e C.H. Mac Gillavry, The crystal structure of phosphorus pentabromide, in Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas, vol. 62, 1943, p. 167, DOI:10.1002/recl.19430620306..

[DOI10.1107/S0567740870002595-2] (EN) W. Gabes e K. Olie, Refinement of the crystal structure of phosphorus pentabromide, PBr₅, in Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry, vol. 26, p. 443, DOI:10.1107/S0567740870002595.

[3] (EN) D.E.C. Corbridge, Phosphorus: Chemistry, Biochemistry and Technology, Sixth Edition, CRC Press, 2013, p. 154, ISBN 978-1-4398-4088-7.

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[Dale_L._Perry-6] (EN) Dale L. Perry, Handbook of Inorganic Compounds, 2ª ed., CRC Press, 2016, p. 312, ISBN 978-14-39-81462-8.

[7] (EN) Wiberg, Egon, Hollemann, A.F. e Wiberg, Nils, Inorganic Chemistry, Academic Press, 2001.

[8] (EN) Greenwood, N.N. e Earnshaw, A., Chemistry of the Elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.

[9] (EN) Popov, A.I. e Skelly, N.E., Spectrophotometric Study of Phosphorus Pentabromide in Various Solvents, in J. Am. Chem. Soc., vol. 76, n. 15, 1954, pp. 3916–3919, DOI:10.1021/ja01644a014.

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