ФОСФОРЕН ОКСИД (V): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПОЛУЧАВАНЕ, УПОТРЕБА, РИСКОВЕ - ХИМИЯ - 2025

В фосфорен оксид (V) е неорганична твърдо вещество от кислород и фосфор (Р) (О). Емпиричната му формула е P ₂ O ₅, докато неговата правилна молекулна формула е P ₄ O ₁₀. Това е много хигроскопично бяло твърдо вещество, тоест може да абсорбира вода от въздуха много лесно, реагирайки веднага с него. Реакцията може да бъде опасна, тъй като причинява бързо повишаване на температурата.

Високата му склонност към абсорбиране на вода доведе до използването му като изсушаващ агент в химическите лаборатории, както и като дехидратор на някои съединения, тоест за елиминиране на водата от молекулите му.

Фосфорен оксид (v) на прах, P ₄ O ₁₀. LHcheM. Източник: Wikimedia Commons.

Фосфорният оксид (v) също се използва за ускоряване на реакциите на свързване на различни въглеводородни молекули, реакция, наречена кондензация. Освен това, той позволява да се превърнат определени органични киселини в естери.

Използва се например за рафиниране на бензин, за приготвяне на фосфорна киселина H ₃ PO ₄, за получаване на съединения, които служат за забавяне на огъня, за приготвяне на стъкло за вакуумни приложения, сред много други приложения.

Фосфорният оксид (v) трябва да се съхранява в плътно затворени контейнери, за да се предотврати контакт с влагата във въздуха. Той е разяждащ и може да увреди очите, кожата и лигавиците.

структура

Фосфорният оксид (v) се образува от фосфор (P) и кислород (O), където фосфорът има валентност +5, а кислород -2. Молекулата на фосфорния оксид (v) има четири фосфорни и десет кислородни атома и затова правилната му молекулна формула е P ₄ O ₁₀.

Структура на фосфорен оксид молекулата (V), P ₄ O ₁₀. Автор: Беня-bmm27. Източник: Wikimedia Commons.

Съществува в три кристални форми, като аморфен прах и в стъкловидна форма (като стъкло). В шестоъгълна кристална форма всеки от фосфорните атоми се намира във върховете на тетраедър.

номенклатура

- Фосфорен оксид (v)

- Фосфорен пентоксид

- Дифосфорен пентоксид

- Фосфорен пентоксид

- Фосфорен анхидрид

- тетрафосфорен декаоксид

Имоти

Физическо състояние

Кристално бяло твърдо вещество. Най-често срещаната форма е тази на шестоъгълни кристали.

Молекулно тегло

283,89 g / mol

Точка на топене

562 ºC

Температура на сублимация

360 ° C при 1 атмосферно налягане. Това означава, че при тази температура той преминава от твърдо в газово, без да преминава през течно състояние.

плътност

2,30 g / cm ³

разтворимост

Много разтворим във вода. Разтворим в сярна киселина. Неразтворим в ацетон и амоняк.

Химични свойства

Фосфорният оксид (v) абсорбира и реагира с вода от въздуха изключително бързо, образувайки фосфорна киселина H ₃ PO ₄. Тази реакция е екзотермична, което означава, че по време на нея се произвежда топлина.

Реакция на фосфорен оксид (v) с вода до образуване на фосфорна киселина H ₃ PO ₄. Автор: Marilú Stea.

Реакцията на P ₄ O ₁₀ с вода води до образуване на смес от фосфорни киселини, чиито състав зависи от количеството на водата и условията.

Реакцията с алкохоли води до образуването на естери на фосфорна киселина или полимерни киселини в зависимост от експерименталните условия.

P ₄ O ₁₀ + 6 ROH → 2 (RO) ₂ PO.OH + 2 RO.PO (OH) ₂

С основни оксиди образува твърди фосфати.

Корозивен е. Това може да реагира опасно с мравчена киселина и с неорганични основи като натриев хидроксид (NaOH), калциев оксид (СаО) или натриев карбонат Na ₂ СО ₃.

Ако разтвор на перхлорна киселина HClO ₄ и хлороформ СНСЬ ₃ се излива в фосфорен оксид (V) P ₄ O ₁₀, насилие експлозия се случи.

Други свойства

Не е запалим. Не насърчава изгарянето. Реакцията му с вода обаче е толкова бурна и екзотермична, че може да има риск от пожар.

Получаване

Може да се приготви чрез директно окисляване на фосфор в поток от сух въздух. Фосфорът, когато влезе в контакт с излишния кислород, се окислява, образувайки фосфорен оксид (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Присъствие в природата

Фосфорният (v) оксид се намира в минерали като илменит, рутил и циркон.

Илменитът е минерал, който съдържа желязо и титан и понякога има фосфорен оксид (v) в концентрации, които варират между 0,04 и 0,33 тегловни%. Рутил е минерална титанов оксид и може да съдържа около 0.02% от теглото на P ₂ O ₅.

Цирконовите пясъци (минерал на елемента цирконий) имат фосфорен оксид (v) в 0,05-0,39 тегловни%.

Приложения

Като дехидратиращо и изсушаващо средство

Благодарение на голямата си алчност към водата, тя е едно от най-известните дехидратиращи агенти и е много ефективна при температури под 100 ° C.

Той може да извлича вода от вещества, които сами по себе си се считат за дехидратиращи агенти. Например, можете да отстраните водата от сярна киселина H ₂ SO _{4, като я} преобразувате в SO ₃ и от азотна киселина HNO _{3, като я} преобразувате в N ₂ O ₅.

Дехидратация на сярна киселина чрез фосфорен оксид (v). Автор: Marilú Stea.

По принцип той може да изсуши всички онези течности и газове, с които не реагира, така че позволява да се премахнат следи от влага от вакуумните системи.

В реакции на органична химия

Фосфорният оксид (v) служи за затваряне на пръстени от органични съединения и други реакции на кондензация.

Той позволява да се естерифицират органичните киселини с възможност за разграничаване между първични алифатни карбоксилни киселини (въглеродна верига без пръстени с -COOH група в единия край) и ароматни киселини (-COOH група, прикрепена към бензолния пръстен), тъй като последните не реагират.

Той също така служи за отстраняване на молекула на Н ₂ О от амиди R (С = О) NH ₂ и ги конвертира в нитрили R-CN. В допълнение, той катализира или ускорява реакциите на оксигенация, дехидрогениране и полимеризация на битума.

P ₄ O ₁₀ се използва широко в лаборатории за органична химия. Автор: jdn2001cn0. Източник: Pixabay

При рафиниране на гориво

От 30-те години на миналия век някои изследвания показват, че фосфорният (v) оксид упражнява рафиниращо действие върху бензина, увеличавайки октановото му число.

Действието на рафиниране на P ₄ O ₁₀ се дължи главно на реакции на кондензация (обединение на различни молекули) и не полимеризация (обединение на равни молекули).

P ₄ O ₁₀ ускорява директното алкилиране на ароматни въглеводороди с олефини, превръщането на олефини в нафтени и тяхната частична полимеризация. Реакцията на алкилиране увеличава октановото количество бензин.

По този начин се получава висококачествен рафиниран бензин.

Някои петролни деривати могат да бъдат подобрени чрез действието на Р ₄ O ₁₀ на техните молекули. Автор: drpepperscott230. Източник: Pixabay

В различни приложения

Фосфорният оксид (v) се използва за:

- Пригответе фосфорна киселина H ₃ PO ₄

- Получавайте акрилатни естери и повърхностно активни вещества

- Пригответе фосфатни естери, които се използват като забавители на горенето, разтворители и разредители

- Преобразуване на фосфорен трихлорид във фосфорен оксихлорид

- Лабораторен реагент

- Производство на специални очила за вакуумни тръби

- Увеличете точката на топене на асфалта

- Служат като стандартна молекула за определяне на фосфор или фосфати във фосфатна скала, торове и портланд цимент под формата на P ₂ O ₅

- Подобрете връзките между определени полимери и слонова кост, които зъбите имат

Някои специални очила като тези за вакуумни тръби изискват използването на P ₄ O ₁₀ по време на тяхното производство. Tvezymer. Източник: Wikimedia Commons.

Рискове

Фосфорният (v) оксид трябва да се съхранява в запечатани съдове и на хладни, сухи и добре проветриви места.

Това служи за предотвратяване на влизането му в контакт с вода, тъй като може да реагира бурно с нея, генерирайки много топлина, до точката на изгаряне на близки материали, които са горими.

Фосфорният (v) оксиден прах е дразнещ за очите и дихателните пътища и разяжда кожата. Може да причини изгаряне на очите. При поглъщане причинява фатални вътрешни изгаряния.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Фосфорен анхидрид. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Найлер, П. (2001). Битуми: модифицирани. Химическа модификация. В Енциклопедия на материалите: Наука и технологии. Възстановени от sciencedirect.com.
3. Малишев, BW (1936). Фосфорен пентоксид като рафиниращ агент за бензин. Индустриална и инженерна химия 1936, 28, 2, 190-193. Възстановено от pubs.acs.org.
4. Епс, младши Е.А. (1950). Фотометрично определяне на наличния фосфорен пентоксид в торове. Аналитична химия 1950, 22, 8, 1062-1063. Възстановено от pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (1983). Употреба на фосфорен пентоксид: Естерификация на органични киселини. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Възстановено от pubs.acs.org.
6. Котън, Ф. Алберт и Уилкинсън, Джефри. (1980 г.). Разширена неорганична химия. Четвърто издание. John Wiley & Sons.
7. Кирк-Отмер (1994). Енциклопедия на химическата технология. Четвърто издание. John Wiley & Sons.
8. Ogliari, FA и др. (2008 г.). Синтез на фосфатни мономери и свързване с дентин: Методи за естерификация и използване на фосфорен пентоксид. Journal of Dentistry, том 36, брой 3, март 2008 г., страници 171-177. Възстановени от sciencedirect.com.