Un fosfà és un compost químic molecular amb àtoms de fòsfor i d'hidrogen, un hidrur de fòsfor trivalent amb les fórmules generals P_{n}H_{n + 2} amb si són lineals, P_{n}H_{n} amb si són monocíclics i P_{n}H_{n + m} amb i si són policíclics. Els membres individuals que tenen una cadena de fòsfor no ramificada s'anomenen fosfà PH3, difosfà P2H4, trifosfà P3H5, etc.

Història miniatura|Philippe-Joachim-Joseph Gengembre (1764–1838). El fosfà PH3 fou sintetitzat per primera vegada el 1783 pel químic francès Philippe Gengembre (1764–1838), alumne d'Antoine L. Lavoisier. Gengembre comunicà la preparació d'un gas que s'inflamava de forma espontània escalfant fòsfor amb hidròxid de potassi, segons la reacció representada per:4P + 3KOH + 3H2O -> 3KH2PO2 + PH3El 1844, el químic francès Paul Thénard (1819–1884), fill del també químic francès Louis-Jacques Thénard (1777–1857), utilitzà una trampa freda per separar el difosfà P2H4 del fosfà PH3 que s'havia generat a partir del fosfur de calci Ca3P2. Demostrà, així, que el P2H4 és responsable de la inflamabilitat espontània associada al PH3, i també del característic color taronja/marró que es pot formar a les superfícies, i que és un producte de polimerització.

Nomenclatura La Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC) recomana emprar la nomenclatura substitutiva per anomenar els fosfans. S'hi fa servir el nom de l'hidrur més simple, l'anomenat hidrur progenitor o de referència, el fosfà PH3, precedida per un prefix numèric (di-, tri-, tetra-, etc.) corresponent al nombre d'àtoms de fòsfor en la molècula. Així P2H4 s'anomena com difosfà, P4H6 és el tetrafosfà, etc. Si el compost forma un anell, s'ha d'emprar el prefix ciclo-, per exemple ciclopentafosfà P5H5.

Malgrat que la IUPAC no ho recomana, permet que els fosfans siguin anomenats fent ús de la nomenclatura de composició, la usada comunament per anomenar composts químics inorgànics, així el fosfà pot anomenar-se trihidrur de fòsfor, el difosfà tetrahidrur de difòsfor, etc.esquerra|miniatura|Estructura piramidal del fosfà PH3.

Estructures Fosfans lineals miniatura|Estructura del tetrafosfà P4H6. Aquests hidrurs estan formats per cadenes d'àtoms de fòsfor enllaçats un rere l'altre i, cadascun també a un àtom d'hidrogen, excepte els terminats que ho estan a dos. La seva fórmula general és P_{n}H_{n + 2} i s'han identificat fosfans que contenen fins a nou àtoms de fòsfor (). A partir de quatre àtoms de fòsfor existeixen isòmers amb cadenes laterals (isomeria de cadena) i estereoisòmers.

En tots aquests composts el fòsfor presenta hibridació sp3 amb un dels quatre orbitals híbrids ocupat per una parella d'electrons que no formen enllaç. Aquest orbital ocupat no-enllaçant provoca una disminució dels angles entre els altres, que de 109,5° passen a només 93,5°. Aquestes característiques es repeteixen pels àtoms de fòsfor a les cadenes dels fosfans lineals.

Els isòmers estructurals sorgeixen amb les cadenes ramificades. Per exemple l'hexafosfà P6H8 té quatre isòmers estructurals de cadena, que són: PH2-PH-PH-PH-PH-PH2, PH2-P(PH2)-PH-PH-PH2, PH2-PH-P(PH2)-PH-PH2 i PH2-P(PH2)-P(PH2)-PH2. Per altra banda, els àtoms de fòsfor interns poden ser asimètrics, mentre que els dels extrems no ho són mai perquè estan enllaçats a dos àtoms d'hidrogen. Això dona lloc a un nombre d'estereoisòmers que augmenta amb el nombre de fòsfors. Així l'hexafosfà no ramificat presenta quatre centres d'asimetria, ja que té quatre àtoms de fòsfor interns PH2-PH-PH-PH-PH-PH2, i dona sis diastereòmers: quatre parelles d'enantiòmers i dues formes meso, que sumen deu estereoisòmers.

Fosfans cíclics Els fosfans cíclics estan constituïts per anells amb àtoms de fòsfor enllaçats entre si i tenen fórmula general P_{n}H_{n}. S'han detectat compostos amb en mescles de fosfans, però només s'ha pogut aïllar el ciclopentafosfà P5H5. La molècula del ciclopentafosfà està formada per un anell de cinc àtoms de fòsfor enllaçats mitjançant enllaços covalents simples. Cada àtom de fòsfor està enllaçat a dos altres àtoms de fòsfor i a un àtom d'hidrogen.

Fosfans policíclics Els fosfans policíclics tenen estructures en forma de gàbia on hom hi troba àtoms de fòsfor enllaçats a tres altres àtoms de fòsfor i alguns units només a dos, el tercer enllaç el forma amb àtoms d'hidrogen. La fórmula general és P_{n}H_{n + m} amb i L'anell predominant és el de cinc àtoms de fòsfor P5, ja que els angles d'un pentàgon són de 108°, essent els més propers als dels orbitals híbrids sp3 (109,5°) i presenten la mínima tensió. Els angles d'un quadrat són 90° i els d'un hexàgon 120°. Així el P7H3 és una gàbia de 3 anells de 5 àtoms de fòsfor i un anell de només tres; el P8H4 té quatre anells de 5 àtoms de fòsfor; i el P9H5 té dos anells de cinc i dos anells de sis àtoms de fòsfor.

Preparació El disfosfà P2H4 s'obté juntament amb el fosfà PH3 per hidròlisi del fosfur de calci Ca3P2 impur que conté petites quantitats de difosfur de dicalci Ca2P2. La reacció és:Ca2P2 + 4 H2O -> 2 Ca(OH)2 + P2H4Si s'escalfa, el difosfà sofreix una reacció de desproporcionació i dona trifosfà P3H5 i fosfà:

2 P2H4 -> P3H5 + PH3 El trifosfà P3H5 és difícil d'aïllar perquè segueix reaccionant per desproporcionació i per reacció amb difosfà donant el tetrafosfà P4H6:

2 P3H5 -> P4H6 + P2H4 P3H5 + P2H4 -> P4H6 + PH3 El tetrafosfà P4H6 reacciona amb el trifosfà P3H5 a –20 °C i dona el ciclopentafosfà P5H5:

P4H6 + P3H5 -> P5H5 + PH3

Referències

Categoria:Hidrurs Categoria:Fòsfor