11. Fosfan, difosfan - otrzymywanie i właściwości

Związki fosforu z wodorem powstają w wyniku działania rozcieńczonych kwasów na fosforki metali elektrododatnich lub gorącego ługu potasowego na biały fosfor. Jako główny produkt powstaje fosforowodór PH₃, oraz niewielkie ilości difosfanu, P₂H₄. Związki te rozdziela się przez destylacje frakcyjną.

Fosfan (PH₃, fosforowodór)

Jest to nieorganiczny związek chemiczny, połączenie fosforu i wodoru. W czystej postaci jest to bezbarwny i bezwonny gaz, w przypadku najczęściej obecnych zanieczyszczeń (m.in. difosfanu) posiada zapach czosnku, karbidu lub zgniłych ryb. Jest silnie trujący.

Właściwości fizyczno-chemiczne

- słabo rozpuszcza się w wodzie

- skrajnie łatwopalny, w postaci oczyszczonej zapala się w powietrzu przy temperaturze 100^oC, natomiast w postaci technicznej (nieoczyszczonej) ulega samozapłonowi w temperaturze pokojowej, na skutej obecności difosfiny

- silny reduktor

- ma właściwości słabo zasadowe (jeszcze słabsze od amoniaku)

- tworzy jon fosfonowy (PH₄⁺) oraz sole (np. PH₄Cl) rozkładające się z wydzieleniem PH₃:

PH₃+HI <-> PH₄I

- w wyniku działania wody na sole fosfinowe wydziela się natychmiast PH₃ (reakcje tę wykorzystuje się do otrzymywanie czystego fosforowodoru):

PH₄I + H₂O -> PH₃ + H₃O⁺ + I^-.

- otrzymywany jest także przez hydrolizę fosforków

Ca₃P₂ + 6H₂O → 2PH₃ + Ca(OH)₂

- z fosforowodoru można wyprowadzić pochodne organiczne (fosfiny) przez formalne zastąpienie atomów wodoru podstawnikami R. Zasadowość fosfin zależy od stopnia podstawienia.

Budowa fosforowodoru.

Difosfan i wyższe fosfany

Difosfina jest nietrwałym nieorganiczny związkiem chemicznym, połączenie fosforu i wodoru o wzorze P₂H₄ (H₂P-PH₂) i budowie chemicznej analogicznej do hydrazyny (H₂N-NH₂). Jest bezbarwną cieczą ulegającą spontanicznemu zapłonowi w powietrzu. Zawartość difosfiny w fosforiaku jest przyczyną jego samozapłonu w powietrzu o temperaturze pokojowej. Difosfina posiada charakterystyczny zapach zgniłych ryb - wyczuwalny nawet przy bardzo niskich stężeniach. Powstaje naturalnie w wyniku procesów gnilnych zachodzących w tkankach martwych zwierząt. Jest jedną z substancji odpowiadających za samozapłon gazów błotnych i powstawanie błędnych ogników.

Difosfinę otrzymać można przez hydrolizę fosforku wapnia (Ca₃P₂) w obniżonej temperaturze i oddzielenie od fosforiaku.

Rozkłada się z upływem czasu z utworzeniem stałych żółtych produktów o składzie (P₂H)_x i PH₃:

5P₂H₄ -> 6PH₃ + 2P₂H

Pod wpływem światła lub działania chlorowodoru w -125°C dysproporcjonuje na fosforiak i fosfor czerwony:

3P₂H₄ → 4PH₃ + 2P

Difosfan, w przeciwieństwie do fosforowodoru, nie tworzy soli.

Stwierdzono, że produktami fotolizy P₂H₄ są P₃H₅ i P₃H₃, cyklotrifofan, zawierający pierścień P₃.

Podczas delikatnej termolizy difosfanu tworzą się związki zawierające łańcuchy atomów fosforu o wzorze P_nH_2n+2 do n=5 oraz związki monocykliczne, a przede wszystkim cyklopentofosfan, P₅H₅.

Budowa difosfinu.

Grzegorz Pluta

---