Phosphor(III)-fluorid

Phosphor(III)-fluorid ist ein giftiges, in geringen Konzentrationen geruchloses, farbloses Gas. In Wasser hydrolysiert es langsam, in Alkalien schnell zu Phosphonsäure bzw. Phosphonaten. Mit vielen Übergangsmetallen bildet es stabile Komplexe. In seinen Eigenschaften als Ligand ähnelt es dem Kohlenstoffmonoxid.

Gewinnung und Darstellung

Phosphortrifluorid wird gewöhnlich durch Halogenaustausch aus Phosphortrichlorid mittels Fluorwasserstoff, Arsen(III)-fluorid, Calciumfluorid oder Zinkfluorid hergestellt.

$\mathrm{P}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{\to }\mathrm{P}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

$\mathrm{2}\mathrm{P}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{Z}\mathrm{n}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{P}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Strukturformel von Phosphor(III)-fluorid mit Bindungslänge und Winkel

Das Molekül ist trigonal-pyramidal gebaut und verfügt über einen P-F-Bindungswinkel von 96°. Die Phosphor-Fluor-Bindung ist 156 pm lang, die Bindungsenthalpie beträgt bei Standardbedingungen 499 kJ/mol. Komplexgebundenes Phosphor(III)-fluorid zeigt im Infrarotspektrum symmetrische und asymmetrische P-F-Streckschwingungen bei einer Wellenzahl von etwa 800 cm⁻¹ und P-F-Kippschwingungen bei etwa 500 cm⁻¹. Das Phosphoratom gibt bei der Kernresonanzspektroskopie bei einer chemischen Verschiebung von 97 ppm ein Signal.

thermodynamische Eigenschaften
Eigenschaft	Wert
ΔfH0g	−919 kJ/mol
ΔfG0g	−898 kJ/mol
S0g	273 J/(mol·K)
Cp0g	59 J/(mol·K)
p	3,4 · 10−30 C·m

Chemische Eigenschaften

Phosphor(III)-fluorid hydrolysiert in Wasser langsam, in Alkalien schnell zu Phosphonsäure und Fluorwasserstoffsäure bzw. Phosphonaten und Fluoriden. Im Vergleich zu Phosphortrichlorid hydrolysiert Phosphortrifluorid aber langsamer. Phosphortrifluorid ist eine sehr schwache Lewis-Säure aber eine sehr starke Lewis-Base. Als solche bildet es mit vielen Lewis-Säuren stabile Komplexe.

Phosphor(III)-fluorid ist ein schwacher σ-Donator, aber ein starker π-Akzeptor. Bei vielen Metallcarbonylen ist es in der Lage, den Kohlenstoffmonoxid-Liganden zum Teil oder ganz zu verdrängen und zu ersetzen. Es bildet außerdem Komplexe wie Pd(PF₃)₄, deren Metallcarbonylanalogon nicht bekannt ist. Mit Nickelmetall reagiert es unter Bildung von Ni(PF₃)₄.

Verwendung

Großtechnisch findet Phosphortrifluorid keine Verwendung, in der Forschung findet es aber in der organischen Synthese und zur Herstellung von Komplexen Verwendung.

Biologische Bedeutung

Phosphor(III)-fluorid ist für den Menschen stark giftig, da es wie Kohlenstoffmonoxid stark an Hämoglobin bindet und somit die Sauerstoffatmung verhindert.

Literatur

• CRC Handbook of Chemistry and Physics. 60th Edition. CRC Press, 1980.
• Vorlage:Holleman-Wiberg
• G.H. Aylward, T.J.V. Findlay: Datensammlung Chemie in SI-Einheiten. 3. Auflage. Wiley-VCH, 1999.