Cloruro de fósforo(V)
# Cloruro de fósforo(V)

El pentacloruro de fósforo es el compuesto químico de fórmula $PCl_5.$ Es uno de los cloruros de fósforo más importantes, siendo los otros el $PCl_3$ y el $POCl_3.$ El $PCl_5$ se utiliza como agente clorante. Es un sólido incoloro que reacciona con el agua y adopta múltiples estructuras bajo diversas condiciones.

## Estructura

El $PCl_5$ gaseoso y el líquido son moléculas neutras que presentan una simetría trigonal bipiramidal $(D_{3h}).$ Sin embargo, la estructura del $“PCl_5”$ en disolución, depende del disolvente y de la concentración. En solventes polares, si la solución es diluida el compuesto se disocia de acuerdo al siguiente equilibrio:

    $PCl_5$ ${\overrightarrow {\leftarrow }}$ $[PCl_4^+]Cl^−$

A mayores concentraciones, un segundo equilibrio se hace más importante:

    2 $PCl_5$ ${\overrightarrow {\leftarrow }}$ $[PCl_4^+][PCl_6^−]$

El catión $PCl_4^+$ y el anión $PCl_6^−$ tienen geometría tetraédrica y octaédrica, respectivamente. Las estructuras para los cloruros de fósforo son invariablemente consistentes con la teoría TREPEV.

En disolvente apolares, como el $CS_2$ y el $CCl_4,$ la estructura $D_{3h}$ presente en los estados líquido y gaseoso permanece intacta.

Hace tiempo, se creía que el $PCl_5$ en disolución formaba una estructura dímera, $P_2Cl_{10},$ pero esta idea no concordaba con mediciones hechas mediante espectroscopia de Raman.

## Preparación

El $PCl_5$ se prepara por medio de la cloración del $PCl_3:$

$PCl_3$ + $Cl_2$ ${\overrightarrow {\leftarrow }}$ $PCl_5$ ΔH = −124 kJ/mol

El $PCl_5$ existe en equilibrio con el $PCl_3$ y cloro, a 180 °C. El porcentaje de disociación es alrededor del 40%. Debido a este equilibrio, las muestras de $PCl_5$ a menudo contienen cloro lo que les confiere una coloración verdosa.

## Hidrólisis

En su reacción más característica, el $PCl_5$ reacciona al contacto con el agua para dar cloruro de hidrógeno y óxidos de fósforo. El primer producto de la hidrólisis es el oxicloruro de fósforo:

    $PCl_5$ + $H_2O$ → $POCl_3$ + 2 HCl

En agua caliente, la hidrólisis produce solo ácido ortofosfórico:

    $PCl_5$ + 4 $H_2O$ → $H_3PO_4$ + 5 HCl

## Otras reacciones

A menudo, el $PCl_5$ se usa para cloraciones.

### Cloraciones de compuestos orgánicos con $PCl_5$

En química sintética, hay frecuentemente dos clases de cloración de interés. Las cloraciones oxidativas involucran la transferencia de $Cl_2$ del reactivo al sustrato. Las cloraciones sustitivas, en cambio, reemplazan O o grupos hidroxilo (OH) con cloro. El $PCl_5$ puede ser utilizado en ambos procesos.

$PCl_5$ convierte los ácido carboxílicos a los correspondientes cloruros de ácido así como alcoholes en cloruros de alquilo. El cloruro de tionilo es comúnmente más usado en el laboratorio porque el $SO_2$ se separa más fácilmente de los productos orgánicos que el $POCl_3.$

$PCl_5/PCl_3$ guarda algún parecido con el $SO_2Cl_2,$ ya que los dos funcionan como fuentes de $Cl_2.$ Nuevamente, para cloraciones oxidativas en el laboratorio, $SO_2Cl_2$ se prefiere sobre el $PCl_5$ ya que el subproducto gaseoso $SO_2$ es fácilmente separado.

$PCl_5$ reacciona con amidas terciarias, tales como la DMF, para dar cloruro de dimetilclorometilenamonio el cual es conocido como el reactivo de Vilsmeier, $[(CH_3)_2NCClH]Cl.$ Más comúnmente una sal similar se genera de la reacción entre la DMF y el $POCl_3.$ Tales reactivos son útiles en la preparación de derivados del benzaldehído por formilación y conversión de los grupos C-OH en grupos C-Cl.

En contraste con el $PCl_3,$ el pentacloruro reemplaza grupos CH alílicos y bencílicos y es especialmente reconocido por la conversión de grupos C=O a $CCl_2.$

El carácter electrofílico del $PCl_5$ queda de manifiesto por su reacción con el estireno para dar después de hidrólisis derivados del ácido fosfónico.

### Cloración de compuestos inorgánicos

Así como en las reacciones para los compuestos orgánicos, el uso del $PCl_5$ ha sido sustituido por el $SO_2Cl_2.$ La reacción del pentóxido de fósforo y el $PCl_5$ produce $POCl_3:^{[2]}:$

    6 $PCl_5$ + $P_4O_{10}$ → 10 $POCl_3$

$PCl_5$ clora al dióxido de nitrógeno:

    $PCl_5$ + 2 $NO_2$ → $PCl_3$ + 2 $NO_2Cl$

$PCl_5$ es un precursor para el hexafluorofosfato de litio, $LiPF_6,$ un electrolito en las baterías de ion litio:

    $PCl_5$ + 6 LiF → $LiPF_6$ + 5 LiCl

## Seguridad

$PCl_5$ es una sustancia peligrosa que reacciona violentamente con agua y es una fuente tanto de cloruro de hidrógeno como de cloro.

