Fosforitrijodidi (PI3) – kemiallinen yhdiste, ominaisuudet ja rakenne

Fosforitrijodidi (PI3): rakenne, kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet, hapetusaste +3, valmistus, käyttö ja reaktiivisuus — selkeä ja kattava opas PI3-yhdisteestä.

Fosfori(III)jodidi, joka tunnetaan myös nimellä fosforitrijodidi, on kemiallinen yhdiste. Se koostuu fosfori- ja jodidi-ioneista. Se sisältää fosforia hapetusasteessa +3. Sen kemiallinen kaava on PI₃.

Perusominaisuudet

• Molekyylikaava: PI₃
• Moolimassa: noin 411,7 g·mol⁻¹ (P ≈ 30,97; I ≈ 126,90 × 3)
• Ulkonäkö: punertavan tumma, kiteinen tai amorfinen kiinteä aine; helposti hajoava herkempien halogenoidien tapaan
• Luonne: pääosin kovalenttinen yhdiste; fosforin ja jodin väliset sidokset ovat pääosin yksinkertaisia P–I-sidoksia
• Geometria: fosforiatomi on kolmi-sivuisesti sijoittunut kolmen jodiatomin kanssa ja kantaa yhtä elektroniparilonttoa, mikä tekee molekyylistä kolmiokartion (trigonaalinen pyramidinen)
• Polaarisuus: molekyyli on polaarinen johtuen fosforin kätkemästä elektroniparista ja erilaisten atomien elektronegatiivisuuseroista

Valmistus

Fosforitrijodidia voidaan valmistaa suoraan alkuaineiden reaktiolla. Yksi yleinen reaktio on valkoisen fosforin ja jodin välinen yhdistyminen:

P₄ + 6 I₂ → 4 PI₃

Valmistus tapahtuu tyypillisesti inertissä liuottimessa ja hallituissa olosuhteissa, koska reaktio voi olla herkästi eksoterminen. Myös punaisen fosforin käyttö on mahdollista, mutta reaktiivisuus ja käytännön menetelmät vaihtelevat.

Kemiallinen käyttäytyminen ja reaktiot

• Hydrolyysi: PI₃ reagoi helposti veden kanssa muodostaen fosforihappoa tai fosforihappoa vastaavan tuotteen ja vetyjodidia:

  PI₃ + 3 H₂O → H₃PO₃ + 3 HI

• Alkoholien muuntaminen: PI₃ tunnetaan orgaanisessa synteesissä alkoholeiden muuntajana vastaaviksi alkylie‑jodideiksi. Yleinen reaktio on:

  3 ROH + PI₃ → 3 RI + H₃PO₃

  Tämä tekee siitä käyttökelpoisen reagentin esimerkiksi replaceerausreaktioissa, mutta käytännössä usein käytetään muita menetelmiä (esim. P + I₂ seoksia tai triphenyylifosfiinia ja jodia), koska PI₃ on herkkä ja vaikea käsitellä.
• Hajoaminen: aine voi dekomponoitua ja vapauttaa jodia tai muita fosforiyhdisteitä lämpötilan tai kosteuden vaikutuksesta.

Käyttö

• Lyhytaikainen käyttö orgaanisessa synteesissä, erityisesti alkoholin muuntamisessa alkylijodideiksi.
• Laboratorioreagenssina tilanteissa, joissa tarvitaan voimakasta jodinoivaa vaikutusta tai in situ -generoitua vetyjodidia.
• Ei ole laajassa teollisessa käytössä sen epästabiilisuuden ja vesiherkkyyden vuoksi; usein korvataan stabiilimmilla jodiumin lähteillä.

Turvallisuus ja varastointi

• Reaktiivisuus veden kanssa: PI₃ hydrolysoituu ja vapauttaa HI-kaasua, joka on syövyttävää ja höyrynä ärsyttävää hengitysteille ja limakalvoille.
• Säilytys: pidettävä kuivassa, tiiviisti suljetussa astiassa inertin kaasun (esim. typpi tai argon) alla ja viileässä tilassa. Vältä kosteutta ja ilmaa.
• Henkilösuojaus: käsiteltäessä suositellaan suojakäsineitä, suojalaseja ja tarvittaessa hengityssuojainta; työskenneltävä vetokaapissa.
• Häiriötilanteet: vuodon tai onnettomuuden sattuessa estettävä aineen pääsy vesiympäristöihin ja torjuttava höyryjen leviäminen. Neutralointi ja jätteenkäsittely on annettava kemikaaliturvallisuuden mukaisesti ammattihenkilöstölle.

Rakenne ja elektroniikka

Fosforiatomilla PI₃:ssä on kolme P–I‑sitosta ja yksi vapaa elektroniparia, mikä antaa molekyylille trigonaalisen pyramidisen muodon (VSEPR-teorian mukaisesti AX3E-luokka). Fosforin formaliseksi hapetusasteeksi lasketaan +3; sidokset ovat pääosin kovalenttisia mutta osittain polaarisia jodin ja fosforin elektronegatiivisuuserojen vuoksi.

Yhteenvetona fosforitrijodidi on reaktiivinen, kovalenttinen fosforiyhdiste, jolla on käyttöä orgaanisessa synteesissä mutta joka vaatii huolellista käsittelyä veden ja ilman kosteuden vuoksi.

Hae kirjaimella