五氯化磷

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引言

五氯化磷可以通过干燥氯气作用于三氯化磷的有效且常见的程序生成。在固态下，五氯化磷以$\mathrm{PCl_4^+ PCl_6^-}$的形式存在。五氯化磷的沸点约为166.8°C，熔点约为160.5°C。

五氯化磷

五氯化磷具有晶体盐状结构，主要在极性溶剂（如硝基苯）中部分解离。五氯化磷被确定为具有淡黄绿色的固体，其化学式为PCl5。五氯化磷的制备方法表明，该化合物可以通过干燥氯气作用于三氯化磷轻松制备。

质量作用定律强调，五氯化磷在空气中挥发而不发生解离，其中不包含氯气或三氯化磷气体。在这些产物存在的情况下，解离平衡会略微向左移动。

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五氯化磷的结构

为了识别固体化合物，了解其结构和性质非常重要。五氯化磷的形状为三角双锥形，呈现黄绿色晶体固体外观 (Xu, Wang & Wang, 2019)。五氯化磷的杂化方式为sp3d。该化合物具有2个轴向$\mathrm{P−Cl}$键和3个赤道P−Cl键。

   图1：五氯化磷的结构

如下所述，制备这种有机物质的方法有很多。

• $\mathrm{P_4 + 10SO_2Cl_2\:\rightarrow\:4PCl_5 + 10SO_2}$

• $\mathrm{P_4 + 10Cl_2\:\rightarrow\:4PCl_5}$

• $\mathrm{PCl_3 + Cl_2\:\rightarrow\:PCl_5}$

五氯化磷的性质

五氯化磷被称为一种反应性化学试剂，当人体直接接触该化合物时，会引起虚弱、恶心、头痛、头晕和呕吐。

五氯化磷在氯气或三氯化磷气体空气中很容易挥发而不发生解离。由于反应中存在物质，解离平衡逐渐向左移动。

五氯化磷的物理性质如下表所示。

五氯化磷的性质
五氯化磷的化学式	$\mathrm{PCl_5}$
密度	$\mathrm{2.1 g/cm^3}$
分子量	208.24 g/mol
气味	刺激性辛辣气味
五氯化磷的形状	三角双锥形
沸点	166.8°C
熔点	160.5°C

五氯化磷的化学性质可以通过以下一些反应来理解。

• 五氯化磷的解离可以写成: $\mathrm{PCl_5\:\rightleftharpoons\:PCl_3 + Cl_2}$

• 与水的反应 $\mathrm{PCl_5 + 4H_2O\:\rightarrow\:H_3PO_4 + 5HCl}$

• 与金属的反应: $\mathrm{ Zn + PCl_5\:\rightarrow\:ZnCl_2 + PCl_3}$

• 与五氧化二磷的反应: $\mathrm{6PCl_5 + P_4O_{10}\:\rightarrow\:10POCl_3}$

• 与二氧化硫的反应: $\mathrm{SO_2 + PCl_5\:\rightarrow\:POCl_3 + SOCl_2}$

五氯化磷的用途

五氯化磷在医学和工业领域作为有效的反应试剂，有多种用途。该化合物被广泛用作氯化剂，并有助于医疗部门对地板、家具和设备进行消毒。

图2：五氯化磷的用途

为了生产青霉素和头孢菌素这两种主要成分，在许多制药工业中使用五氯化磷。五氯化磷也有助于生产酰氯。该化合物通常用作生产乙酰纤维素的有效催化剂。五氯化磷也用于缩合反应和环化反应。

五氯化磷的影响

以下是五氯化磷对生物体和自然界的一些常见影响。

• 五氯化磷被称为一种反应性化学试剂，当个体直接接触它时，会引起虚弱、恶心、头痛、头晕和呕吐。

• 过度吸入五氯化磷会导致人体肾脏、肝脏、心血管系统和呼吸道损伤。

• 如果个体长时间工作并暴露于五氯化磷中，可能会出现鼻腔和喉咙刺激。

• 人可能会出现眼睛刺痛和刺激，导致严重的视力损伤。

• 当一个人吸入过量的五氯化磷时，会发生呼吸短促和肺部损伤。这种情况会导致肺部积聚过多的液体，逐渐影响其他呼吸器官，并导致严重的疾病，称为肺水肿。

• 由于过度摄入五氯化磷，还会出现支气管炎中的痰液和咳嗽。

结论

五氯化磷在气态和液态情况下呈三角双锥形几何形状。过度摄入五氯化磷会损害人体的肾脏、肝脏、心血管系统和呼吸道。该化合物广泛用于医疗部门作为消毒剂和杀菌剂。

常见问题

Q1. 五氯化磷的主要物理性质是什么？

A1. 五氯化磷具有多种物理和化学性质，通常被认为对人体健康有害。五氯化磷的化学式为$\mathrm{PCl_5}$。五氯化磷的沸点约为166.8°C，熔点约为160.5°C。

Q2. 五氯化磷的意义是什么？

A2. 五氯化磷的主要意义包括它在乙酰纤维素的生产中充当有效的催化剂。五氯化磷也用于缩合反应和环化反应。

Q3. 五氯化磷对人体健康有哪些风险？

A3. 当一个人摄入过量的五氯化磷时，会发生呼吸短促。过量吸入该化合物会影响组织和血液，逐渐影响肺部，导致心脏疾病。肺部积聚过多的液体，逐渐影响其他呼吸器官，并导致严重的疾病，称为肺部疾病。