Warum reagiert PH3 nicht mit Wasser?
2 Antworten
Phosphor und Wasserstoff sind nach Pauling in etwa gleich "elektronegativ" (P: 2.19 während H: 2.2). Demnach ist die P-H-Bindung kaum polarisiert (die P-H Bindungen sind unpolar). PH3 ist daher in Wasser praktisch keine Säure (Obacht: Theoretisch handelt es sich bei PH3 um eine amphotere Verbindung). PH3 ist gesamt betrachtet durch das freie Elektronenpaar eine schwache Base (Obacht auch hier: Der pKaH der konjugierte Säure ist vergleichbar mit Supersäuren) und polar. Es ist annehmbar, dass die Elektronen des freien Elektronenpaar im 3s-Orbital des Phosphors zu finden sind, was für geringe Akzeptorfähigkeiten spricht und die geringe Basizität erklärt. Demnach ist das freie Elektronenpaar auch nicht dazu befähigt, Wasserstoffbrückenbindungen auszubilden, was die generell geringe Löslichkeit in Wasser erklärt.
Phosphor ist ein Element der 3.Periode. Laut der Drago Regel tritt daher keine Hybridisierung am P, sofern ein freies Elektronenpaar vorhanden ist auf. Demnach sind die unpolaren P-H Bindungen in den 3p-Orbitalen des Phosphors, die die freien Elektronen im "tiefer" liegendem 3s Orbital "bedecken". (Die Energie der Elektronen im s-Orbital ist geringer als die Energie in den p-Orbitalen).
Man könnte mit der geringen PH-Elektronegativitätsdifferenz argumentieren. Das freie Elektronenpaar steht einer Protonierung kaum zur Verfügung und auch H-Brücken bilden sich nicht aus.
Von der MO-Theorie aus (etwas grundlegender) ergibt sich die Begründung aus einer stärkeren Hybridisierung Richtung p-Orbital-Charakter (3.Periode: größerer Energiedifferenz/-abstand zwischen s und p).
Noch dezidierter wäre die Erklärung auf Basis der Elektronenüberschuß-Mehrzentrenbindung; das wird aber recht schnell recht unübersichtlich.
Für den Schulbetrieb würde ich mich als Erklärung auf die Elektronegativitätsdifferenz und Atomgröße beziehen.
"Es ist annehmbar, dass die Elektronen des freien Elektronenpaar im 3s-Orbital des Phosphors zu finden sind, was für geringe Akzeptorfähigkeiten spricht und die geringe Basizität erklärt"
Warum ist das 3s-Orbital schuld für die geringe Akzeptorfähigkeit?