Hexachloorfosfazeen

Hexachloorfosfazeen, hexachloortrifosfazeen of hexachloorcyclotrifosfazeen is een wit, kristallijn poeder, oplosbaar in organische oplosmiddelen. De molecule heeft een ringstructuur met de molecuulformule (NPCl₂)₃; ze kan dus beschouwd worden als het trimeer van de (niet bestaande) stof NPCl₂ (fosfonitrilchloride).

hexachloorfosfazeen
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van hexachloorfosfazeen
Molecuulmodel van hexachloorfosfazeen
Algemeen
Molecuulformule	N3P3Cl6
IUPAC-naam	hexachloorfosfazeen
Andere namen	hexachloorcyclotrifosfazeen, 2,2,4,4,6,6-hexachloor-1,3,5-triaza-2,4,6-trifosforine, fosfonitrilchloride trimeer
Molmassa	347,66 g/mol
SMILES	[P]1(=N[P](=N[P](=N1)(Cl)Cl)(Cl)Cl)(Cl)Cl
CAS-nummer	940-71-6
EG-nummer	213-376-8
Wikidata	Q1921671
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Gevaar
H-zinnen	H314
EUH-zinnen	geen
P-zinnen	P280 - P305+P351+P338 - P310
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vast
Kleur	wit
Dichtheid	1,98 g/cm³
Smeltpunt	112-115 °C
Kookpunt	(bij 13 mm Hg) 127 °C
Goed oplosbaar in	organische oplosmiddelen
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal    Scheikunde

Synthese

Hexachloorfosfazeen, en in mindere mate analoge ringvormige verbindingen met de algemene formule (NPCl₂)_n (n = 4, 5...), wordt gevormd door de reactie van fosforpentachloride (PCl₅) met ammoniak (NH₃) of met ammoniumchloride (NH₄Cl):

$\mathrm {3\ PCl_{5}\ +\ 3\ NH_{4}Cl\longrightarrow \ N_{3}P_{3}Cl_{6}\ +\ 12\ HCl}$

Deze reactie werd reeds beschreven door Heinrich Rose en Justus von Liebig in 1834, maar pas later werd de chemische formule van het reactieproduct bepaald, en nog later het feit dat de stof een ringvormige structuur heeft.

Toepassing

Hexachloorfosfazeen vormt de basisgrondstof voor een uitgebreide familie van polymeren met anorganische ruggengraat, de zogenaamde polyfosfazenen. Door hexachloorfosfazeen te verwarmen, polymeriseert het via een ringopening tot poly(dichloorfosfazeen). Onderstaande structuur toont een monomeer van een polyfosfazeenpolymeer; in poly(dichloorfosfazeen) zijn R¹ en R² gelijk aan chloor (n kan gaan van 100 tot 15.000):

Monomeer van een polyfosfazeenpolymeer.

Dit anorganische polymeer is een rubberachtige substantie, die daarom anorganisch rubber wordt genoemd. Door de reactie nauwkeurig te controleren en op tijd te stoppen, bekomt men een lineair polymeer, dat oplosbaar is in onder andere benzeen, tolueen of tetrahydrofuraan. In een vochtige atmosfeer hydrolyseert dit tot ammoniumfosfaat en waterstofchloride, waardoor dit polymeer op zich niet praktisch bruikbaar is.

In een gepast oplosmiddel is dit lineaire poly(dichloorfosfazeen) wel een geschikt reagens. Door het te behandelen met organische nucleofielen zoals de natriumzouten van alcoholen (alkoxiden zoals natriumethoxide) of fenolen, of met primaire of secundaire amines, kan men alle chlooratomen in de polymeerketen vervangen door organische substituenten. De resulterende polymeren zijn - in tegenstelling tot anorganisch rubber - wel bestand tegen hydrolyse en hebben vaak interessante en bruikbare eigenschappen, die sterk uiteenlopen naargelang welke groep(en) in de polymeerketen ingebracht zijn. Er zijn honderden verschillende polyfosfazenen, die toepassing vinden in zeer uiteenlopende gebieden.

Toxicologie en veiligheid

Hexachloorfosfazeen is een corrosieve stof, en veroorzaakt ernstige irritatie en mogelijk brandwonden als het in contact komt met de huid of de ogen. Ook kan het de ademhalingswegen en de spijsverteringsorganen beschadigen bij inademing of ingestie. De toxicologische eigenschappen van het product zijn niet volledig onderzocht.

Het reageert bij contact met vocht of sterk oxiderende stoffen. Daarbij komen irriterende en giftige dampen vrij (waterstofchloride, stikstofoxiden en fosfine).

In de Europese Unie is hexachloorfosfazeen niet ingedeeld als een gevaarlijke stof (dat wil zeggen de stof is niet opgenomen in bijlage 1 bij de Europese Richtlijn 67/548/EEG betreffende de indeling, kenmerken en verpakking van gevaarlijke stoffen).

Literatuur

• J.E. Mark, H.R. Allcock & R. West (2005) - Inorganic Polymers (2nd Ed.), Oxford University Press - ISBN 978-0-19-513119-2