Natri phosphide

Natri phosphide
Tên khác	Trinatriphotphin
Nhận dạng
Số CAS	12058-85-4
PubChem	61547
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ [Na+].[Na+].[Na+].[PH6-3] ;
InChI	đầy đủ 1/3Na.P/q3*+1;-3;
Thuộc tính
Công thức phân tử	Na3P
Khối lượng mol	99.943 g/mol
Bề ngoài	chất rắn màu đen
Điểm nóng chảy
Điểm sôi
Độ hòa tan trong nước	không tan
Độ hòa tan	không tan trong CO2 lỏng
Cấu trúc
Cấu trúc tinh thể	lục phương; a = 4.9512 Å; c = 8.7874 Å
Tọa độ	quanh P có 5 phối tử, tháp đôi tam giác ba phương
Các hợp chất liên quan
Anion khác	Natri chloride; Natri nitride
Cation khác	Nhôm phosphide; Lithi phosphide
	Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). kiểm chứng (cái gì ?) Tham khảo hộp thông tin

Natri phosphide, Na₃P, là muối màu đen chứa kim loại kiềm natri và anion phosphide.^[2] Na₃P là một nguồn anion phosphide hoạt tính cao. Không nên nhầm lẫn với natri phosphat, Na₃PO₄.

Ngoài Na₃P, 5 chất khác cũng có cấu tạo từ natri và phosphor đã được biết: NaP, Na₃P₇, Na₃P₁₁, NaP₇, and NaP₁₅.^[3]

Tính chất

Như K₃P, Na₃P rắn có nguyên tử trung tâm 5 phối tử.^[1] Ở thể khí, phân tử Na₃P và Li₃P đều có dạng tháp đáy tam giác tam phương với cặp electron tự do ở nguyên tử phosphor trung tâm. Đặc tính ion của Na₃P là tương tự Li₃P, được biết đến là một chất siêu dẫn ion. Cấu tạo năng lượng thấp nhất như nhau ở cả hai phân tử, đối xứng C_3v không phẳng. Vì cấu trúc khác lạ đó, Na₃P có khả năng hoán vị chính nó. Độ chắn hoán vị cho Na₃P và Li₃P được tính tương ứng là 7.5 kcal/mol và 4.9 kcal/mol.^[4]

Điều chế

Sự điều chế đầu tiên của Na₃P được ghi nhận đầu tiên vào giữa thế kỉ 19. Nhà nghiên cứu người Pháp, Alexandre Baudrimont điều chế natri phosphide bằng cách cho natri nóng chảy phản ứng với phosphor pentachloride.^[5]

8 Na_(l) + PCl₅ → 5 NaCl + Na₃P

Nhiều đường khác nhau về Na₃P được mô tả. Vì tính dễ cháy và độc, Na₃P (và các muối liên quan) được điều chế đúng vị trí. Phosphor trắng được khử bởi hợp kim natri-kali để tạo muối phosphide.^[6]

Sự chuyển hóa phosphor trắng thành phosphide đang được nghiên cứu kĩ. Phosphor phản ứng với natri trong nồi hấp ở nhiệt độ 150 °C trong 5 giờ tạo ra Na₃P.^[7]

P₄ + 12 Na → 4 Na₃P

Ngoài ra phản ứng có thể được dẫn tới áp suất thường nhưng dùng nhiệt độ chênh lệch để hình thành dạng không bay hơi Na_xP (x < 3) rồi sau đó phản ứng tiếp với natri.^[8] trong một vài trường hợp, một chất chuyển electron, như naphtalen, được dùng. Trong ứng dụng này, naphtalen tạo ra các gốc tự do và khử phosphor nhanh hơn.^[9]

Sử dụng

Natri phosphide là một nguồn anion phosphide hoạt tính cao. Chất này không tan trong tất cả các dung môi nhưng phản ứng như một huyền phù với axit và các chất electrophin khác để tạo ra các dẫn xuất có dạng PM₃:^[6]

Na₃P + 3 M+⁵ → M₃P (M = H, Me₃Si)

Dẫn xuất trimetylsilyl bay hơi (30-35 C & 0.001 mm Hg) và tan được. Nó hoạt động như một chất tương đương "P^3-".

Inđi phosphide, một chất bán dẫn có mặt bằng xử lý "natri phosphide" với inđi(III) chloride. Trong quá trình này, tác nhân phosphide được tạo ra từ natri kim loại và phosphor trắng trong N,N'-đimetylformamit, DMF.^[10]

3Na + P → Na₃P

Na₃ + InCl₃ → InP + 3NaCl

Natri phosphide được dùng trong thương mại như một chất xúc tác trong phản ứng trùng hợp giữa kẽm phosphide và nhôm phosphide cho việc sản xuất polyme. Khi Na₃P bị loại khỏi chất xúc tác bậc ba phản ứng polyme hóa propilen và 4-metyl-1-penten thì không hiệu quả.^[11]

Thận trọng

Natri phosphide cực kì nguy hiểm khi giải phóng photphin trong thủy phân, một quá trình tỏa nhiều nhiệt đến mức phát lửa. USDOT cấm vận chuyển Na₃P trên máy bay dân dụng, máy bay toàn hàng hóa, và tàu hỏa do nguy cơ hỏa hoạn và chất độc nguy hại.[1]^{[liên kết hỏng]}

Tham khảo

^ ^a ^b Dong, Y; Disalvo, F.J (2005). “Sự điều tra lại Na₃P dựa vào dữ liệu đơn tinh thể”. Acta Crystallogr. E. 61: i223–i224. doi:10.1107/S1600536805031168.
^ Yunle, G; Fan, G; Yiate, Q; Huagui, Z; Ziping, Y (2002). “A solvothermal synthesis of ultra-fine iron phosphide”. Mater. Res. Bull. 37: 1101–1106. doi:10.1016/S0025-5408(02)00749-3.
^ Hóa học vô cơ, Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman Elsevier 2001 ISBN 0-12-352651-5
^ Francisco, J.S; Khitrov, G (1993). “Kiểm tra cấu trúc và độ chắn hoán vị cho natri và lithi phosphide”. Chem. Phys. 171: 153–157. doi:10.1016/0301-0104(93)85139-Y.
^ Baudrimont. Ann. Chim. Phys. 1864, volume 2, 13.
^ ^a ^b Gerd Becker, Helmut Schmidt, Gudrun Uhl "Tris(Trimetylsilyl)Photphin và Lithi Bis(Trimetylsilyl)Phosphide.Bis-(Tetrahiđrofuran)" Inorganic Syntheses, 1990, Volume 27, 243-249. doi:10.1002/9780470132586.ch48
^ Xie, Y; Su, H; Li, B; Qian, Y (2000). “Solvothermal preparation of tin phosphide nanorods”. Mater. Res. Bull. 35: 675–680. doi:10.1016/S0025-5408(00)00263-4.
^ Jarvis, R.F; Jacubinas, R.M; Kaner, R.B (2000). “Self-Propagating Metathesis Routes to Metastable Group 4 Phosphides”. Inorg. Chem. 39: 3243–3246. doi:10.1021/ic000057m. PMID 11196860.
^ Peterson, D.J. 1967. Patent No. 3,397,039.
^ Khanna, P.K; Eum, M.-S; Jun, K.-W; Baeg, J.-O; Seok, S. I (2003). “Tổng hợp inđi phosphide hạt nano”. Mater. Lett. 57: 4617–4621. doi:10.1016/S0167-577X(03)00371-9.
^ Atarashi, Y.; Fukumoto, O. Japanese Patent No. JP 42,006,269.