OXID FOSFOROS (V): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, OBȚINERE, UTILIZĂRI, RISCURI - CHIMIE - 2025

Oxid de fosfor (V) este un solid anorganic format prin oxigen și fosfor (P) (O). Formula sa empirică este P ₂ O ₅ , în timp ce formula moleculară corectă este P ₄ O ₁₀ . Este un solid alb foarte higroscopic, adică poate absorbi apa din aer foarte ușor, reacționând imediat cu acesta. Reacția poate fi periculoasă, deoarece provoacă o creștere rapidă a temperaturii.

Tendința sa înaltă de a absorbi apa a dus la utilizarea acesteia ca agent de uscare în laboratoarele chimice, precum și ca deshidrator al unor compuși, adică la eliminarea apei din moleculele sale.

Pulbere Fosforul oxid (v), P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Sursa: Wikimedia Commons.

Oxidul fosforos (v) este de asemenea utilizat pentru a accelera reacțiile de legare ale diferitelor molecule de hidrocarburi, o reacție numită condens. În plus, permite transformarea anumitor acizi organici în esteri.

S-a utilizat, de exemplu, pentru rafinarea benzinei, pentru prepararea acidului fosforic H ₃ PO ₄ , pentru a obține compuși care servesc la întârzierea focului, pentru a face sticlă pentru aplicații în vid, printre multe alte utilizări.

Oxidul fosforos (v) trebuie să fie păstrat în containere bine închise pentru a împiedica contactul cu umiditatea din aer. Este coroziv și poate deteriora ochii, pielea și mucoasele.

Structura

Oxidul fosforos (v) este format din fosfor (P) și oxigen (O), unde fosforul are o valență de +5 și oxigen -2. Molecula de oxid de fosfor (v) are patru atomi de fosfor și zece atomi de oxigen și de aceea formula moleculară corectă este P ₄ O ₁₀ .

Structura moleculei de oxid de fosfor (v), P ₄ O ₁₀ . Autor: Benjah-bmm27. Sursa: Wikimedia Commons.

Există în trei forme cristaline, sub formă de pulbere amorfă și într-o formă vitroasă (sub formă de sticlă). În forma cristalină hexagonală, fiecare dintre atomii fosforosi se găsește la vârfurile unui tetraedru.

Nomenclatură

- Oxid fosforos (v)

- Pentoxid de fosfor

- Pentoxid de difosfor

- Pentoxidul fosforic

- Anhidridă fosforică

- Decaoxid de tetrafosfor

Proprietăți

Stare fizică

Solid alb alb cristalin. Cea mai frecventă formă este cea a cristalelor hexagonale.

Greutate moleculară

283,89 g / mol

Punct de topire

562 ºC

Temperatura de sublimare

360 ºC la 1 presiune atmosferică. Înseamnă că la această temperatură trece de la solid la gaz fără a trece prin starea lichidă.

Densitate

2,30 g / cm ³

Solubilitate

Foarte solubil în apă. Solubil în acid sulfuric. Insolubil în acetonă și amoniac.

Proprietăți chimice

Oxidul fosforos (v) absoarbe și reacționează extrem de rapid cu apa din aer, formând acid fosforic H ₃ PO ₄ . Această reacție este exotermică, ceea ce înseamnă că în timpul acesteia se produce căldură.

Reacția oxidului de fosfor (v) cu apa pentru a forma acidul fosforic H ₃ PO ₄ . Autor: Marilú Stea.

Reacția P ₄ O ₁₀ cu apa duce la formarea unui amestec de acizi fosforici a căror compoziție depinde de cantitatea de apă și de condiții.

Reacția cu alcooli conduce la formarea de esteri de acid fosforic sau acizi polimerici în funcție de condițiile experimentale.

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

Cu oxizii de bază formează fosfați solizi.

Este coroziv. Poate reacționa periculos cu acidul formic și cu baze anorganice precum hidroxidul de sodiu (NaOH), oxidul de calciu (CaO) sau carbonatul de sodiu Na ₂ CO ₃ .

Dacă o soluție de acid clorhidric HClO ₄ și cloroform CHCl ₃ este turnată în oxid de fosfor (v) P ₄ O ₁₀ , apare o explozie violentă.

Alte proprietăți

Nu este inflamabil. Nu promovează combustia. Cu toate acestea, reacția sa cu apa este atât de violentă și exotermă încât poate exista riscul de incendiu.

Obținerea

Poate fi preparat prin oxidarea directă a fosforului într-un flux de aer uscat. Fosforul când vine în contact cu excesul de oxigen se oxidează formând oxid de fosfor (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Prezența în natură

Oxidul de fosfor (v) se găsește în minerale precum ilmenit, rutil și zircon.

Ilmenitul este un mineral care conține fier și titan și are uneori oxid de fosfor (v) în concentrații care variază între 0,04 și 0,33% în greutate. Rutil este un mineral de oxid de titan și poate conține aproximativ 0,02% în greutate P ₂ O ₅ .

Nisipurile de zircon (un mineral al elementului zirconiu) au oxid de fosfor (v) în 0,05-0,39% în greutate.

Aplicații

Ca agent de deshidratare și uscare

Datorită lăcomiei sale mari pentru apă, este unul dintre cei mai cunoscuți agenți de deshidratare și foarte eficient la temperaturi sub 100 ° C.

Poate extrage apa din substanțe care sunt ele însele considerate agenți de deshidratare. De exemplu, puteți îndepărta apa din H acid sulfuric ₂ SO _{4 prin} conversia la SO ₃ și de la HNO acid azotic _{3 prin} conversia la N ₂ O ₅ .

Deshidratarea acidului sulfuric de oxidul de fosfor (v). Autor: Marilú Stea.

Practic, poate usca toate acele lichide și gaze cu care nu reacționează, deci permite să eliminați urme de umiditate din sistemele de vid.

În reacțiile de chimie organică

Oxidul fosforos (v) servește la închiderea inelelor compușilor organici și a altor reacții de condensare.

Permite esterificarea acizilor organici cu posibilitatea de a distinge între acizii carboxilici alifatici primari (lanț de carbon fără inele cu grupa –COOH la un capăt) și acizi aromatici (grupa -COOH atașată inelului benzenului), deoarece aceștia din urmă nu reacționează.

De asemenea, servește pentru a elimina o moleculă de H ₂ O din amide R (C = O) NH ₂ și convertiți - le în nitrili R-CN. În plus, catalizează sau accelerează reacțiile de oxigenare, dehidrogenare și polimerizare a bitumului.

P ₄ O ₁₀ este utilizat pe scară largă în laboratoarele de chimie organică. Autor: jdn2001cn0. Sursa: Pixabay.

În rafinarea combustibilului

Începând cu anii 1930, anumite studii au indicat că oxidul de fosfor (v) a exercitat o acțiune de rafinare a benzinei, crescând numărul de octan.

Acțiunea de rafinare a P ₄ O ₁₀ se datorează în principal reacțiilor de condensare (unirea diferitelor molecule) și nu polimerizării (unirea moleculelor egale).

P ₄ O ₁₀ accelerează alchilarea directă a hidrocarburilor aromatice cu olefine, conversia olefinelor în naftene și polimerizarea lor parțială. Reacția de alchilare crește numărul octanic de benzină.

În acest fel se obține o benzină rafinată de înaltă calitate.

Unii derivați de petrol pot fi îmbunătățiți prin acțiunea P ₄ O ₁₀ asupra moleculelor lor. Autor: drpepperscott230. Sursa: Pixabay.

În diferite aplicații

Oxidul fosforos (v) este folosit pentru:

- Se prepară acidul fosforic H ₃ PO ₄

- Obțineți esteri acrilat și tensioactivi

- Pregătiți esteri de fosfați care sunt folosiți ca substanțe ignifuge, solvenți și diluanți

- Conversia triclorurii fosforice în clorhidrat de fosfor

- Reactiv de laborator

- Fabricarea de ochelari speciali pentru tuburi de vid

- Măriți punctul de topire a asfaltului

- Serviți ca o moleculă standard pentru determinarea fosforului sau fosfaților din roca fosfat, îngrășăminte și ciment Portland, sub formă de P ₂ O ₅

- Îmbunătățirea legăturilor dintre anumiți polimeri și stratul de fildes pe care îl au dinții

Unele pahare speciale, cum ar fi cele pentru tuburile de vid necesită utilizarea P ₄ O ₁₀ în timpul fabricării lor. Tvezymer. Sursa: Wikimedia Commons.

riscuri

Oxidul de fosfor (v) trebuie păstrat în recipiente sigilate și în locuri reci, uscate, bine ventilate.

Aceasta servește pentru a împiedica să intre în contact cu apa, deoarece poate reacționa violent cu ea, generând multă căldură, până la punctul de a arde materiale din apropiere care sunt combustibile.

Praful de oxid fosforos (v) este iritant pentru ochi și tractul respirator și este coroziv pentru piele. Poate provoca arsuri oculare. Dacă este înghițit, provoacă arsuri interne fatale.

Referințe

1. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Anhidridă fosforică. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumeni: modificat. Modificare chimică. În Enciclopedia materialelor: știință și tehnologie. Recuperat de la sciencedirect.com.
3. Malishev, BW (1936). Pentoxidul de fosfor ca agent de rafinare pentru benzină. Chimie industrială și inginerească 1936, 28, 2, 190-193. Recuperat din pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. EA (1950). Determinarea fotometrică a pentoxidului de fosfor disponibil la îngrășăminte. Chimie analitică 1950, 22, 8, 1062-1063. Recuperat din pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. și colab. (1983). Utilizarea pentoxidului de fosfor: esterificarea acizilor organici. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Recuperat din pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert și Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimie anorganică avansată. A patra editie. John Wiley & Sons.
7. Kirk-Othmer (1994). Enciclopedia tehnologiei chimice. A patra editie. John Wiley & Sons.
8. Ogliari, FA și colab. (2008). Sinteza monomerilor fosfatului și lipirea la dentină: Metode de esterificare și utilizarea pentoxidului de fosfor. Journal of Dentistry, Volumul 36, Numărul 3, martie 2008, paginile 171-177. Recuperat de la sciencedirect.com.