Structura oxidului de fosfor (v), proprietăți, obținere, utilizări, riscuri

oxid de fosfor (v) Este un solid anorganic format din fosfor (P) și oxigen (O). Formula sa empirică este P_DouăSAU₅, în timp ce formula sa moleculară corectă este P₄SAU₁₀. Este un solid alb foarte higroscopic, adică poate absorbi foarte ușor apa din aer, reacționând imediat cu acesta. Reacția poate fi periculoasă, deoarece provoacă o creștere rapidă a temperaturii.

Tendința sa ridicată de a absorbi apa a făcut ca aceasta să fie utilizată ca agent de uscare în laboratoarele chimice, precum și ca deshidratator al unor compuși, adică să elimine apa din moleculele sale..

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

A fost folosit, de exemplu, pentru rafinarea benzinei, pentru prepararea acidului fosforic H₃PO₄, pentru a obține compuși care servesc la întârzierea focului, pentru a face sticlă pentru aplicații în vid, printre multe alte utilizări.

Oxidul de fosfor (v) trebuie păstrat în recipiente bine închise pentru a preveni contactul cu umiditatea din aer. Este coroziv și poate deteriora ochii, pielea și membranele mucoase..

Indice articol

• 1 Structură
• 2 Nomenclatură
• 3 Proprietăți
  • 3.1 Starea fizică
  • 3.2 Greutate moleculară
  • 3.3 Punctul de topire
  • 3.4 Temperatura sublimării
  • 3.5 Densitate
  • 3.6 Solubilitate
  • 3.7 Proprietăți chimice
  • 3.8 Alte proprietăți
• 4 Obținerea
  • 4.1 Prezența în natură
• 5 utilizări
  • 5.1 Ca agent de deshidratare și uscare
  • 5.2 În reacțiile de chimie organică
  • 5.3 În rafinarea combustibilului
  • 5.4 În diverse aplicații
• 6 Riscuri
• 7 Referințe

Structura

Oxidul de fosfor (v) este alcătuit din fosfor (P) și oxigen (O), unde fosforul are o valență de +5 și oxigen -2. Molecula de oxid de fosfor (v) are patru fosfor și zece atomi de oxigen și de aceea formula sa moleculară corectă este P₄SAU₁₀.

Există în trei forme cristaline, sub formă de pulbere amorfă și sub formă vitroasă (ca sticla). În forma cristalină hexagonală, fiecare dintre atomii de fosfor se găsește la vârfurile unui tetraedru..

Nomenclatură

- Oxid de fosfor (v)

- Pentoxid de fosfor

- Pentoxid difosforos

- Pentoxid fosforic

- Anhidridă fosforică

- Decaoxid de tetrafosfor

Proprietăți

Starea fizică

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

Greutate moleculară

283,89 g / mol

Punct de topire

562 ºC

Temperatura sublimării

360 ° C la presiunea atmosferică 1. Înseamnă că la această temperatură trece de la solid la gaz fără a trece prin starea lichidă.

Densitate

2,30 g / cm³

Solubilitate

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

Proprietăți chimice

Oxidul de fosfor (v) absoarbe și reacționează cu apa din aer extrem de rapid, formând acid fosforic H₃PO₄. Această reacție este exotermă, ceea ce înseamnă că se produce căldură în timpul reacției..

Reacția lui P₄SAU₁₀ cu apă duce la formarea unui amestec de acizi fosforici a căror compoziție depinde de cantitatea de apă și de condiții.

Reacția cu alcooli duce la formarea esterilor de acid fosforic sau a acizilor polimerici în funcție de condițiile experimentale..

P₄SAU₁₀ + 6 ROH → 2 (RO)_DouăPO.OH + 2 RO.PO (OH)_Două

Cu oxizii bazici formează fosfați solizi.

Este coroziv. Poate reacționa periculos cu acidul formic și bazele anorganice, cum ar fi hidroxidul de sodiu (NaOH), oxidul de calciu (CaO) sau carbonatul de sodiu Na_DouăCO₃.

Dacă turnați o soluție de acid percloric HClO₄ și cloroform CHCI₃ în oxid de fosfor (v) P₄SAU₁₀ apare o explozie violentă.

Alte proprietăți

Nu este inflamabil. Nu favorizează arderea. Cu toate acestea, reacția sa cu apă este atât de violentă și exotermă încât poate exista un risc de incendiu..

Obținerea

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

P₄ + 5 O_Două → P₄SAU₁₀

Prezență 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 uneori are oxid de fosfor (v) în concentrații care variază între 0,04 și 0,33% din greutate. Rutila este un mineral de oxid de titan și poate conține aproximativ 0,02% din greutate P_DouăSAU₅.

Nisipurile zirconice (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 apă din substanțe care sunt ele însele considerate agenți de deshidratare. De exemplu, puteți elimina apa din acidul sulfuric H_DouăSW₄ transformându-l în SO₃ și acid azotic HNO₃ transformându-l în N_DouăSAU₅.

Practic poate usca toate acele lichide și gaze cu care nu reacționează, așa că permite îndepărtarea urmelor de umiditate din sistemele de vid.

În reacțiile de chimie organică

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

Permite esterificarea acizilor organici cu posibilitatea de a face distincția între acizii carboxilici alifatici primari (lanțul de carbon fără inele cu grupa -COOH la un capăt) și acizii aromatici (grupa -COOH atașată la inelul benzenic), deoarece aceștia din urmă nu reacționează.

De asemenea, servește la îndepărtarea unei molecule de H_DouăO amidelor R (C = O) NH_Două și le transformă în nitrili R-CN. În plus, catalizează sau accelerează reacțiile de oxigenare, dehidrogenare și polimerizare a bitumului.

În rafinarea combustibilului

Începând cu anii 30 ai secolului al XX-lea, anumite studii au indicat că oxidul de fosfor (v) a exercitat o acțiune de rafinare asupra benzinei, crescând numărul său octanic.

Acțiunea de rafinare a lui P₄SAU₁₀ se datorează în principal reacțiilor de condensare (unirea diferitelor molecule) și nu polimerizării (unirea moleculelor egale).

P₄SAU₁₀ 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.

În diverse aplicații

Oxidul de fosfor (v) este utilizat pentru:

- Pregătiți acidul fosforic H₃PO₄

- Obțineți esteri acrilat și agenți tensioactivi

- Pregătiți esteri de fosfat care sunt utilizați ca ignifugi, solvenți și diluanți

- Conversia triclorurii de fosfor în oxiclorura de fosfor

- Reactiv de laborator

- Fabricarea sticlei speciale pentru tuburi vidate

- Creșteți punctul de topire al asfaltului

- Servește ca o moleculă standard în determinarea fosforului sau a fosfaților în roca fosfat, îngrășăminte și ciment Portland, sub formă de P_DouăSAU₅

- Îmbunătățiți legăturile dintre anumiți polimeri și stratul de fildeș pe care îl au dinții

Riscuri

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

Aceasta servește pentru a preveni contactul cu apa, deoarece poate reacționa violent cu aceasta, generând multă căldură, până la punctul de a arde materialele din apropiere care sunt combustibile..

Praful de oxid de fosfor (v) este iritant pentru ochi și căile respiratorii și corosiv pentru piele. Poate provoca arsuri la ochi. Ingerarea provoacă arsuri interne fatale.

Referințe

1. S.U.A. Biblioteca Națională de Medicină. (2019). Anhidridă fosforică. Recuperat de la pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitum: modificat. Modificare chimică. În Enciclopedia materialelor: știință și tehnologie. Recuperat de la sciencedirect.com.
3. Malishev, B.W. (1936). Pentoxidul de fosfor ca agent de rafinare pentru benzină. Chimie industrială și inginerie 1936, 28, 2, 190-193. Recuperat de la pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. E.A. (1950). Determinarea fotometrică a pentoxidului de fosfor disponibil în îngrășăminte. Chimie analitică 1950, 22, 8, 1062-1063. Recuperat de la pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. și colab. (1983). Utilizarea pentoxidului de fosfor: esterificarea acizilor organici. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Recuperat de la 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, F.A. și colab. (2008). Sinteza monomerilor fosfatici și legarea 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.