Fosfuri

Inchimica,unfosfuroè un qualsiasi anione difosforomono o poliatomico (Pⁿ⁻oPn−m),e ifosfurisono i composti del fosforo con elementi menoelettronegatividel fosforo, tipicamente i metalli (M).Sono noti più di 500 fosfuribinari,con stechiometrie diversissime che possono andare tra M₁₅P₂a MP₁₅.Fanno eccezione gli elementiHg,Pb,Bi,TeePo,dei quali non sono noti composti binari con il fosforo. Sono inoltre noti anche innumerevoli fosfuri ternari e più complessi.

Sintesi

Esistono vari modi per preparare fosfuri.Il metodo più generale è la sintesi diretta a partire dagli elementi: si scaldano ad alta temperatura il metallo efosforo rossonei rapporti desiderati in atmosfera inerte:

nM +mP → M_nP_m

I fosfuri dei metalli si possono preparare anche tramiteelettrolisidi sali fusi di ossidi metallici in presenza di carbonio e fosfati. Tra le altre possibilità, si può sfruttare la reazione dellafosfinacon metalli o loro sali, ad esempio:

2 PH₃+ 4 Ti${\ce {->[{\text{800 °C}}]}}$2 Ti₂P + 3 H₂

o la riduzione con carbonio di fosfati, ad esempio:

Ca₃(PO₄)₂+ 8 C${\ce {->[{\text{1200 °C}}]}}$Ca₃P₂+ 8 CO

Fosfuri binari

A seconda del rapporto stechiometrico metallo/fosforo (M/P) i fosfuri binari sono spesso classificati secondo le seguenti tre categorie.

Fosfuri ricchi di metallo (M/P > 1)

Un atomo di fosforo (viola) al centro di una struttura prismatica (6 atomi grigio chiaro). Aggiungendo progressivamente gli atomi grigio scuro si arriva a un totale di nove atomi attorno al fosforo centrale.

Questi composti sono solidi con aspetto lucente; in genere sono duri, fragili, chimicamente inerti e refrattari, con conducibilità termica ed elettrica simile a quella del metallo costituente. Esiste una vasta gamma di stechiomerie possibili; alcuni esempi sono M₁₅P₂,M₄P, M₁₂P₅,M₇P₃,M₇P₄,M₃P₂,M₅P₄,M₆P₅.Le strutture di queste specie sono in genere descritte a partire da atomi di fosforo al centro di una struttura prismatica, circondati da 6-9 atomi metallici (vedi figura).

Monofosfuri (M/P = 1)

Le strutture dei monofosfuri dipendono in genere dalle dimensioni relative di M e P. Ad esempio,AlPcristallizza con lastruttura tipo ZnSdove il fosforo è tetracoordinato, SnP hastruttura tipo NaClcon il fosforo coordinato ottaedricamente e VP ha struttura tipo NiAs dove il fosforo ha coordinazione prismatica trigonale.

Fosfuri ricchi di fosforo (M/P < 1)

Struttura dell'anione P₇^3–.

Struttura dell'anione P₁₁^3–.

Sono composti meno stabili rispetto alle due categorie precedenti. In genere sono composti a bassopunto di fusionecon proprietà elettriche dasemiconduttori.Anche in questa tipologia esiste una vasta gamma di stechiomerie possibili; alcuni esempi sono M₃P₄,M₂P₃,MP₂,M₂P₅,MP₃,M₃P₁₄,MP₅,M₂P₁₆,MP₁₅.Al crescere della quantità di fosforo contengono concatenazioni di atomi di fosforo sempre più complesse, a partire dal semplice legame P-P fino ad arrivare a reticoli polimerici. Alcuni esempi semplici sono Li₃P₇che contiene l'anione P₇^3–e Na₃P₁₁che contiene l'anione P₁₁^3–.

Reattività

La reattività dei fosfuri può essere molto varia, spaziando da composti che si idrolizzano rapidamente a composti attaccabili solo conacido nitricoebromo.Imetalli alcalini,alcalino-terrosie ilantanoidiformano in genere fosfuri di tipoionico,che reagiscono in acqua liberando fosfina.

Applicazioni

AlPeMg₃P₂sono usati come disinfestanti, dato che a contatto con acqua rilasciano fosfina. AlP,Ca₃P₂eZn₃P₂sono usati comerodenticidi.GaPeInPsono importanti comesemiconduttori.Fosfuri di ferro, rame e stagno sono usati inmetallurgiaper regolare il contenuto in fosforo dileghe metallicheo come additivi per saldature.

Tossicità / Indicazioni di sicurezza

I fosfuri vanno maneggiati con attenzione dato che a contatto con l'aria possono incendiarsi, e a contatto con acqua o umidità possono rilasciare fosfina.

Bibliografia

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Collegamenti esterni

• (EN) Steven S. Zumdahl,phosphide,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.