Pentasolfuro di fosforo

Pentasolfuro di fosforo
Nome IUPAC
	decasolfuro di tetrafosforo
Nomi alternativi
	pentasolfuro di difosforo, anidride tiofosforica, persolfuro di fosforo
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	P4S10
Massa molecolare (u)	444,555
Aspetto	solido giallo
Numero CAS	1314-80-3
Numero EINECS	215-242-4
PubChem	14817
SMILES	P12(=S)SP3(=S)SP(=S)(S1)SP(=S)(S2)S3
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	2,09
Solubilità in acqua	reagisce
Temperatura di fusione	288 °C (561 K)
ΔfusH0 (kJ·mol−1)	41
Temperatura di ebollizione	514 °C (787 K)
ΔebH0 (kJ·mol−1)	178
Tensione di vapore (Pa) a 20 °C K	< 1 hPa
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	−309
Proprietà tossicologiche
DL50 (mg/kg)	750 (topo, orale)
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	> 260 °C
Temperatura di autoignizione	≈300 °C
Simboli di rischio chimico
	pericolo
Frasi H	228 - 260 - 302 - 332 - 400 - EUH029
Consigli P	210 - 260 - 231+232 - 273 - 370+378 - 422

Il pentasolfuro di fosforo è il composto inorganico di formula minima P₂S₅. In realtà è formato da molecole P₄S₁₀ e il nome più corretto è decasolfuro di tetrafosforo. È uno dei due solfuri di fosforo di importanza commerciale, ed è un solido giallo, ma quando non è puro il colore del composto può essere verdino o grigio. La molecola ha una forma quasi identica a quella dell'anidride fosforica (P₄O₁₀), ed è basata su una struttura tetraedrica simile a quella dell'adamantano.

Sintesi

La prima sintesi del decasolfuro di tetrafosforo fu descritta nel 1843 da Berzelius,^[2] che fece reagire fosforo bianco (P₄) con zolfo a temperatura oltre i 300 °C. Questa stessa procedura è ancora valida. Alternativamente si può formare il decasolfuro di tetrafosforo facendo reagire zolfo elementare o pirite (FeS₂) con ferrofosforo, una forma impura di FeP₂, sottoprodotto della produzione del fosforo bianco dalle rocce fosfatiche:

{\ce {4Fe2P \ + \ 18S -> P4S10 \ + \ 8FeS}}

{\ce {4Fe2P \ + \ 18FeS2 -> P4S10 \ + \ 26FeS}}

Reattività

Il decasolfuro di tetrafosforo è un composto stabile, ma reagisce a contatto con acqua, acidi, basi e alcoli. A contatto con l'umidità atmosferica si idrolizza formando solfuro di idrogeno (H₂S) che conferisce al decasolfuro di tetrafosforo un odore di uova marce. Per idrolisi si forma anche acido fosforico:

{\ce {P4S10 \ + \ 16H2O -> 10H2S \ + \ 4H3PO4}}

A contatto con l'acqua reagisce violentemente liberando acidi fosforici e solfuro di idrogeno (tossico e infiammabile). Altri nucleofili lievi reagiscono col decasolfuro di tetrafosforo, inclusi alcoli e ammine. Composti aromatici come anisolo, ferrocene e 1-metossinaftalene reagiscono per formare 1,3,2,4-ditiadifosfetano 2,4-disolfuri come reagente di Lawesson^[3]

In chimica organica è usato come agente solforante. Reazioni di questo tipo richiedono condizioni di riflusso in solventi come benzene, diossano o acetonitrile, dove P₄S₁₀ si dissocia formando P₂S₅. Quest'ultimo può essere intrappolato ad esempio formando un complesso con la piridina. I chetoni sono convertiti in tiochetoni. L'atomo di ossigeno può essere sostituito dallo zolfo anche in esteri, immidi e lattoni. Dalle ammidi si ottengono tioammidi. Da 1,4-dichetoni si ottiene tiofene. Rispetto al più noto reagente di Lawesson, con P₄S₁₀ si ottengono rese minori.^[4]

Usi

Nel 2006 sono state prodotte più di 22000 tonnellate di decasolfuro di tetrafosforo solo negli Stati Uniti.^[5] Il composto è usato principalmente come materiale di partenza per preparare additivi per lubrificanti come il ditiofosfato di zinco. Viene usato inoltre nella produzione di insetticidi organofosfati, come il parathion e il malathion.^[6] Si usa anche come componente di alcuni elettroliti solidi (ad esempio Li₂S-P₂S₅) in alcuni tipi di batterie al litio. Un uso minore è come agente di flottazione.

Note

^ scheda del composto su IFA-GESTIS
^ (DE) Demselben, Ueber die Verbindungen des Phosphors mit Schwefel, in Justus Liebigs Annalen der Chemie, vol. 46, n. 3, 1843, pp. 251-281, DOI:10.1002/jlac.18430460303. URL consultato il 25 novembre 2010.
^ (EN) T. Ozturk, E. Ertas e O. Mert, A Berzelius Reagent, Phosphorus Decasulfide (P₄S₁₀), in Organic Syntheses, in Chemical Reviews, vol. 110, n. 6, 2010, pp. 3419–3478, DOI:10.1021/cr900243d, PMID 20429553.
^ (EN) T. Ozturk, E. Ertas e O. Mert, A Berzelius reagent, phosphorus decasulfide (P₄S₁₀), in organic syntheses, in Chem. Rev., vol. 110, n. 6, 2010, pp. 3419–3478, DOI:10.1021/cr900243d. URL consultato il 25 novembre 2010.
^ (EN) Inventory Update Reporting della U.S. Environmental Protection Agency, su epa.gov. URL consultato il 25 novembre 2010.
^ (EN) Phosphorus Compounds, Inorganic, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2000, DOI:10.1002/14356007.a19_527.

Bibliografia

(EN) Greenwood, N.N. e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.

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[1] scheda del composto su IFA-GESTIS

[2] (DE) Demselben, Ueber die Verbindungen des Phosphors mit Schwefel, in Justus Liebigs Annalen der Chemie, vol. 46, n. 3, 1843, pp. 251-281, DOI:10.1002/jlac.18430460303. URL consultato il 25 novembre 2010.

[3] (EN) T. Ozturk, E. Ertas e O. Mert, A Berzelius Reagent, Phosphorus Decasulfide (P₄S₁₀), in Organic Syntheses, in Chemical Reviews, vol. 110, n. 6, 2010, pp. 3419–3478, DOI:10.1021/cr900243d, PMID 20429553.

[4] (EN) T. Ozturk, E. Ertas e O. Mert, A Berzelius reagent, phosphorus decasulfide (P₄S₁₀), in organic syntheses, in Chem. Rev., vol. 110, n. 6, 2010, pp. 3419–3478, DOI:10.1021/cr900243d. URL consultato il 25 novembre 2010.

[5] (EN) Inventory Update Reporting della U.S. Environmental Protection Agency, su epa.gov. URL consultato il 25 novembre 2010.

[6] (EN) Phosphorus Compounds, Inorganic, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2000, DOI:10.1002/14356007.a19_527.

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