三氯化磷是無(wú)色液體,在PCl3分子中,P原子軌道是以sp3雜化的,分子形狀為三角錐,在P原子上還有一對(duì)孤電子對(duì)(見(jiàn)圖13-6),因此,PCl3可以向金屬離子配位而形成配合物,能與鹵素加合生成五鹵化磷。在較高溫度或有催化劑存在時(shí),可以與氧或硫反應(yīng)生成三氯氧磷POCl3或三氯硫磷PSCl3。PCl3易水解生成亞磷酸和氯化氫。
PCl3+3H2O=P(OH)3+3HCl
本族的AsCl3水解產(chǎn)物和PCl3相似,不過(guò)水解能力稍弱些;SbCl3和BiCl3水解不完全,而NCl3的水解產(chǎn)物卻不同于PCl3和AsCl3。NCl3的水解按下式進(jìn)行:
依次類推繼續(xù)進(jìn)行下面反應(yīng):
① 事實(shí)上,反應(yīng)還要復(fù)雜一些,生成的NH3又被HOCl氧化為N2,故總的反應(yīng)是:2NCl3+3H2O→N2+3HOCl+3Cl-+3H+
上述反應(yīng)表明NCl3的水解是親核體(如水中的氧)通過(guò)進(jìn)攻Cl形成中間產(chǎn)物。親核體之所以進(jìn)攻Cl而不進(jìn)攻N是由于:①N原子體積較小,不易受到親核體的進(jìn)攻而進(jìn)攻Cl卻較容易;②Cl在NCl3中有較大的電正性(按阿萊德- 羅周(Allred-Rochow)的電負(fù)性計(jì)算換算為鮑林(Pauling)的電負(fù)性標(biāo)度,xN=3.07,xCl=2.83),因此,Cl的親電能力比在正常情況下大,易接受親核進(jìn)攻。
至于PCl3的水解則是親核體通過(guò)進(jìn)攻P形成中間產(chǎn)物:
因?yàn)樵赑Cl3中P有較大的電正性,同時(shí)過(guò)渡態(tài)中心原子P的價(jià)電子層又可以擴(kuò)展,使其具有高的親電性,這樣中心原子P被親核體進(jìn)攻變得有利了。
過(guò)量氯與PCl3反應(yīng)而生成PCl5,
PCl3+Cl2=PCl5
PCl5是白色固體,加熱時(shí)升華(433K)并可逆地分解為PCl3和Cl2,在573K以上分解完全。
在氣態(tài)和液態(tài)時(shí),PCl5的分子結(jié)構(gòu)是三角雙錐,磷原子位于錐體的中央,磷原子以sp3d雜化軌道成鍵,見(jiàn)圖13-7。在固態(tài)時(shí)PCl5不再保持三角雙錐結(jié)構(gòu)而成離子化合物,在PCl5晶體中含有正四面體的[PCl4]+和正八面體的[PCl6]-離子。
PCl5與PCl3相同,易于水解,但水量不足時(shí),則部分水解生成三氯氧磷和氯化氫。
PCl5+H2O=POCl3+2HCl
在過(guò)量水中則完全水解,
POCl3+3H2O=H3PO4+3HCl