Phosphortribromid

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Strukturformel
Struktur von Phosphortribromid
Allgemeines
Name Phosphortribromid
Andere Namen
  • Phosphor(III)-bromid
  • Tribromphosphan
Summenformel PBr3
CAS-Nummer 7789-60-8
Kurzbeschreibung

klare, farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch[1]

Eigenschaften
Molare Masse 270,69 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

2,8845 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

−40,5 °C[1]

Siedepunkt

173,2 °C[1]

Dampfdruck

2,9 hPa[1]

Löslichkeit

heftige Zersetzung in Wasser[1]

Brechungsindex

1,687 (25 °C)[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
05 – Ätzend 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 314​‐​335
EUH: 014
P: 280​‐​301+330+331​‐​305+351+338​‐​309+310 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
Ätzend
Ätzend
(C)
R- und S-Sätze R: 14​‐​34​‐​37
S: (1/2)​‐​26​‐​45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C
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Phosphortribromid ist eine ätzende chemische Verbindung aus Phosphor und Brom mit der chemischen Formel PBr3. Es gehört zu den Phosphorhalogeniden und liegt als klare, farblose Flüssigkeit vor, die einen charakteristischen, stechenden Geruch hat und an der Luft raucht.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Phosphortribromid lässt sich aus den Elementen darstellen. Dabei wirkt das gebildete Phosphortribromid selbst als Lösemittel für den weißen Phosphor (P4). Um eine Bildung von Phosphorpentabromid (PBr5) zu vermeiden, setzt man Phosphor im Überschuss ein.

\mathrm{P_4 + 6 \ Br_2 \longrightarrow 4 \ PBr_3}

Eigenschaften[Bearbeiten]

Molekülgeometrie von PBr3

Phosphortribromid kann (ähnlich wie Phosphortrifluorid oder Phosphortrichlorid) in Reaktionen abhängig von den Reaktionspartnern sowohl als Lewis-Säure als auch als Lewis-Base agieren.

Die Geometrie des Phosphortribromidmoleküls ist nicht eben, sondern wie in der Abbildung angedeutet, trigonal-pyramidal (Pyramide mit dreieckiger Grundfläche). Das freie Elektronenpaar am Phosphor beansprucht ebenfalls Raum und verhindert, dass sich die drei Bromatome in einer Ebene mit dem Phosphoratom befinden. Diese Geometrie ähnelt der des Ammoniak-Moleküls.

Verwendung[Bearbeiten]

Phosphortribromid wird zur Substitution der Hydroxygruppe primärer und sekundärer – nicht jedoch tertiärer – Alkohole durch Brom eingesetzt[5]. Hierdurch lassen sich Alkylbromide darstellen:

\mathrm{R{-}CH_2OH + PBr_3 \longrightarrow R{-}CH_2Br + PBr_2OH}

Diese Reaktion folgt dem Mechanismus einer SN2-Reaktion.

Ein Molekül PBr3 kann bis zu drei Hydroxygruppen umwandeln. Dabei setzt es sich zu Phosphonsäure um:

\mathrm{3 \ R{-}CH_2OH + PBr_3 \longrightarrow 3 \ R{-}CH_2Br + H_3PO_3}

Analog dazu lassen sich mittels Phosphortribromid aus Carbonsäuren Carbonsäurebromide darstellen:

\mathrm{R{-}COOH + PBr_3 \longrightarrow R{-}COBr + PBr_2OH}

Ferner wird Phosphortribromid bei der α-Bromierung von Carbonsäuren als Katalysator eingesetzt, etwa bei der Hell-Volhard-Zelinsky-Reaktion.

In der Mikroelektronik und für Leistungshalbleiter wird PBr3 zur Dotierung von Silicium in Diffusionsöfen verwendet.[6][7]

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

Phosphortribromid und seine Dämpfe sind ätzend. Es reagiert heftig mit Wasser und einer Reihe weiterer Substanzen, wie weißem Phosphor, Alkalimetallen, Alkoholen, Aminen und Ammoniak.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g Eintrag zu CAS-Nr. 7789-60-8 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 21. August 2007 (JavaScript erforderlich)
  2. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Index of Refraction of Inorganic Liquids, S. 4-140.
  3. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 7789-60-8 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  4. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. K. Peter, C. Vollhardt, N. E. Schore: Organische Chemie. 4. Auflage, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2005, S. 393 ff.
  6. Junction Formation Dopants for Diffusion and Ion Implantation (Table 5). In: Device Fabrication. osha.gov, abgerufen am 22. August 2007.
  7.  R. V. Knoell, S. P. Murarka: Epitaxial growth induced by phosphorus tribromide doping of polycrystalline silicon films on silicon. In: Journal of Applied Physics. 57, Nr. 4, 1985, S. 1322–1327, doi:10.1063/1.334533.