Trifluoruro di tiofosforile

Il trifluoruro di tiofosforile è il composto inorganico con formula Template:Chem. In questo fluoruro il fosforo è formalmente nello stato di ossidazione +5. In condizioni normali è un gas incolore che si idrolizza al contatto con acqua e si infiamma spontaneamente all'aria.

Sintesi

Il trifluoruro di tiofosforile fu sintetizzato per la prima volta da Thorpe e Rodger nel 1888 riscaldando pentasolfuro di fosforo e fluoruro di piombo in assenza di aria e umidità:

$3\mathrm{P}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}{\phantom{A}}_5+\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{F}{\phantom{A}}_2⟶3\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{S}+\mathrm{P}\mathrm{S}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3$

Essi notarono che si otteneva Template:Chem anche riscaldando Template:Chem e Template:Chem, o da Template:Chem, zolfo e fosforo, oppure anche da Template:Chem e Template:Chem.

Successivamente sono stati descritti altri metodi per produrre il composto. Si può aggiungere fluoruro di sodio a Template:Chem in soluzione di acetonitrile. Altrimenti il trifluoruro di fosforo può reagire con solfuro di idrogeno, purché a 200 ºC e 4000 atm:

$\mathrm{P}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}⟶\mathrm{P}\mathrm{S}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

Si può anche far reagire sotto pressione Template:Chem e zolfo.

Proprietà

Il trifluoruro di tiofosforile è un composto molecolare polare. La forma della molecola è di tipo tetraedrico, con simmetria Template:Chem. La distanza P-S risulta Template:M, quella P-F Template:M e l'angolo F-P-F è Template:Tutto attaccato.

Reattività

La chimica del trifluoruro di tiofosforile fu caratterizzata già da Thorpe e Rodger nel 1889. In condizioni normali il composto è un gas molto reattivo; sotto pressione condensa formando un liquido incolore. All'aria in presenza di umidità si infiamma spontaneamente con una fiamma di colore variabile dal blu al grigio-verde a seconda delle condizioni, mentre si producono fumi bianchi. Con ossigeno secco la combustione può non essere spontanea e la fiamma è di colore giallo. I prodotti finali sembrano essere Template:Chem, Template:Chem e Template:Chem. Una particolarità di queste fiamme è la loro bassa temperatura. Thorpe e Rodger notarono:

Si decompone per riscaldamento formando zolfo, fosforo e fluoruri di zolfo. Se riscaldato in un tubo di vetro il composto si decompone attaccando il vetro, con formazione di Template:Chem, secondo la reazione:

$4\mathrm{P}\mathrm{S}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{S}\mathrm{i}⟶3\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4+\mathrm{P}{\phantom{A}}_4+\mathrm{S}{\phantom{A}}_4$

In acqua idrolizza rapidamente dando soluzioni acide, in accordo con la reazione:

$\mathrm{P}\mathrm{S}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+3\mathrm{H}\mathrm{F}$

In soluzione basica si scioglie più rapidamente che in acqua, dando luogo alla reazione

$\mathrm{P}\mathrm{S}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+6\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_3\mathrm{P}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

La reazione con ammoniaca gassosa porta alla formazione di fumi bianchi; i dati analitici sono in accordo con la reazione

$\mathrm{P}\mathrm{S}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+4\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶2\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{F}+\mathrm{P}(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2){\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{F}$

Gli atomi di fluoro possono essere sostituiti per dare composti derivati come ad esempio Template:Chem, Template:Chem, Template:Chem, Template:Chem, PSFClBr, Template:Chem e Template:Chem. Sono noti anche composti condensati come Template:Chem.

Bibliografia

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