FOSFORJEV OKSID (V): STRUKTURA, LASTNOSTI, PRIDOBIVANJE, UPORABA, TVEGANJA - KEMIJA - 2026

Oksid fosfor (v) anorganska trdno snov oblikovana s kisikom in fosforja (P) (O). Njegova empirična formula je P ₂ O ₅ , medtem ko je njegova pravilna molekularna formula P ₄ O ₁₀ . Je zelo higroskopska bela trdna snov, torej lahko zelo enostavno absorbira vodo iz zraka, takoj reagira z njo. Reakcija je lahko nevarna, saj povzroči hiter dvig temperature.

Njegova nagnjenost k absorpciji vode je privedla do tega, da se uporablja kot sušilno sredstvo v kemičnih laboratorijih, pa tudi kot dehidrator nekaterih spojin, torej za izločanje vode iz molekul.

Prašek fosforjevega oksida (v), P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Vir: Wikimedia Commons.

Fosforjev oksid (v) se uporablja tudi za pospeševanje vezavnih reakcij različnih molekul ogljikovodika, reakcijo, imenovano kondenzacija. Poleg tega omogoča pretvorbo nekaterih organskih kislin v estre.

Uporabljali so ga na primer za prečiščevanje bencina, za pripravo fosforjeve kisline H ₃ PO ₄ , za pridobivanje spojin, ki služijo za zaustavitev ognja, za izdelavo stekla za vakuumsko uporabo, med številnimi drugimi nameni.

Fosforjev oksid (v) je treba hraniti v tesno zaprtih posodah, da prepreči stik z vlago v zraku. Je jedko in lahko poškoduje oči, kožo in sluznico.

Struktura

Fosforjev oksid (v) je sestavljen iz fosforja (P) in kisika (O), kjer ima fosfor valenco +5 in kisik -2. Molekula fosforjevega oksida (v) ima štiri atome fosforja in deset kisikovih atomov, zato je njegova pravilna molekularna formula P ₄ O ₁₀ .

Struktura molekule fosforjevega oksida (v), P ₄ O ₁₀ . Avtor: Benjah-bmm27. Vir: Wikimedia Commons.

Obstaja v treh kristalnih oblikah, kot amorfni prah in v steklasti obliki (kot steklo). V šesterokotni kristalni obliki se vsak od fosfornih atomov nahaja v vrhovih tetraedra.

Nomenklatura

- fosforjev oksid (v)

- fosforni pentoksid

- difosforni pentoksid

- Fosforjev pentoksid

- Fosforjev anhidrid

- tetrafosforjev dekaoksid

Lastnosti

Fizično stanje

Kristalno bela trdna snov. Najpogostejša oblika je oblika šesterokotnih kristalov.

Molekularna teža

283,89 g / mol

Tališče

562 ºC

Temperatura sublimacije

360 ° C pri 1 atmosferskem tlaku. Pomeni, da pri tej temperaturi preide iz trdnega v plin, ne da bi šel skozi tekoče stanje.

Gostota

2,30 g / cm ³

Topnost

Zelo topen v vodi. Topen v žvepleni kislini. Netopen v acetonu in amoniaku.

Kemijske lastnosti

Fosforjev oksid (v) absorbira in reagira z vodo iz zraka izredno hitro, pri čemer tvori fosforjevo kislino H ₃ PO ₄ . Ta reakcija je eksotermična, kar pomeni, da se med njo proizvaja toplota.

Reakcija fosforjevega oksida (v) z vodo, da nastane fosforjeva kislina H ₃ PO ₄ . Avtor: Marilú Stea.

Reakcija P ₄ O ₁₀ z vodo povzroči nastanek mešanice fosfornih kislin, katerih sestava je odvisna od količine vode in pogojev.

Reakcija z alkoholi vodi do nastanka estrov fosforjeve kisline ali polimernih kislin, odvisno od eksperimentalnih pogojev.

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

Z bazičnimi oksidi tvori trdne fosfate.

Je jedko. Nevarno lahko reagira z mravljinčno kislino in z anorganskimi bazami, kot so natrijev hidroksid (NaOH), kalcijev oksid (CaO) ali natrijev karbonat Na ₂ CO ₃ .

Če raztopina perklorne kisline HCIO ₄ in kloroform CHCl ₃ zlijemo v fosforjev oksid (v) P ₄ O ₁₀ , pride do nevarne eksplozij.

Druge lastnosti

Ni vnetljiv. Ne spodbuja izgorevanja. Vendar je njegova reakcija z vodo tako silovita in eksotermična, da lahko obstaja nevarnost požara.

Pridobitev

Pripravimo ga lahko z direktno oksidacijo fosforja v toku suhega zraka. Ko fosfor pride v stik s presežkom kisika, se oksidira in tvori fosforjev oksid (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Prisotnost v naravi

Fosfor (v) oksid najdemo v mineralih, kot so ilmenit, rutil in cirkon.

Ilmenit je mineral, ki vsebuje železo in titan in ima včasih fosforjev oksid (v) v koncentracijah, ki se gibljejo med 0,04 in 0,33 mas. Rutile je mineral titanovega oksida in lahko vsebuje približno 0,02 mas.% P ₂ O ₅ .

Cirkonski peski (mineral elementa cirkonij) imajo fosforjev oksid (v) v 0,05-0,39 mas.

Prijave

Kot sredstvo za dehidriranje in sušenje

Zaradi velikega pohlepa po vodi je eno najbolj znanih dehidracijskih sredstev in zelo učinkovito pri temperaturah pod 100 ° C.

Vodo lahko črpa iz snovi, ki se štejejo za dehidrirajoče snovi. Na primer, vodo lahko odstranite iz žveplove kisline H ₂ SO _{4 tako,} da _jo pretvorite v SO _3, iz dušikove kisline HNO _{3 pa jo} pretvorite v N ₂ O ₅ .

Dehidracija žveplove kisline s fosforjevim oksidom (v). Avtor: Marilú Stea.

V bistvu lahko posuši vse tiste tekočine in pline, s katerimi ne reagira, zato omogoča odstranjevanje sledi vlage iz vakuumskih sistemov.

V reakcijah organske kemije

Fosforjev oksid (v) služi za zapiranje obročev organskih spojin in drugih kondenzacijskih reakcij.

Omogoča esterifikacijo organskih kislin z možnostjo razlikovanja med primarnimi alifatskimi karboksilnimi kislinami (ogljikova veriga brez obročkov s skupino -COOH na enem koncu) in aromatičnimi kislinami (–COOH skupina, pritrjena na benzenski obroč), saj slednje ne reagirajo.

Služi tudi odstraniti H ₂ O molekule z R (C = O) NH ₂ amidi in pretvori v nitrilov R-KN. Poleg tega katalizira ali pospeši reakcije bitumena z oksigenacijo, dehidrogenacijo in polimerizacijo.

P ₄ O ₁₀ se pogosto uporablja v laboratorijih za organsko kemijo. Avtor: jdn2001cn0. Vir: Pixabay.

Pri rafiniranju goriva

Od tridesetih let 20. stoletja so nekatere študije pokazale, da fosfor (v) oksid deluje na rafiniranje bencina in tako poveča njegovo oktansko število.

Učinkovitost rafiniranja P ₄ O ₁₀ je posledica predvsem kondenzacijskih reakcij (združitev različnih molekul) in ne polimerizacije (zveza enakih molekul).

P ₄ O ₁₀ pospeši direktno alkiliranje aromatskih ogljikovodikov z olefini, pretvorbo olefinov v naftene in njihovo delno polimerizacijo. Reakcija alkiliranja poveča oktansko število bencina.

Na ta način dobimo visokokakovosten rafiniran bencin.

Nekatere naftne derivate je mogoče izboljšati z delovanjem P ₄ O ₁₀ na njihove molekule. Avtor: drpepperscott230. Vir: Pixabay.

V različnih aplikacijah

Fosforjev oksid (v) se uporablja za:

- Pripravite fosforno kislino H ₃ PO ₄

- Pridobite akrilatne estre in površinsko aktivne snovi

- Pripravite fosfatne estre, ki se uporabljajo kot zaviralci gorenja, topila in razredčila

- Pretvorba fosforjevega triklorida v fosforjev oksiklorid

- laboratorijski reagent

- Izdelajte posebna očala za vakuumske cevi

- Povečajte tališče asfalta

- služijo kot standardna molekula za določanje fosforja ali fosfatov v fosfatnih kamninah, gnojilih in portlandskem cementu v obliki P ₂ O ₅

- Izboljšajte vezi med nekaterimi polimeri in slonovino sloja, ki jih imajo zobje

Nekatera posebna očala, kot so vakuumske cevi, med izdelavo zahtevajo uporabo P ₄ O ₁₀ . Tvezymer. Vir: Wikimedia Commons.

Tveganja

Fosfor (v) oksid je treba hraniti v zaprtih posodah in na hladnih, suhih in dobro prezračenih mestih.

S tem preprečimo, da bi prišel v stik z vodo, saj lahko burno reagira z njo, ustvarja veliko toplote, do točke, da gori v bližini gorljive materiale.

Prah iz fosforja (v) oksida draži oči in dihala ter korozivno deluje na kožo. Lahko povzroči opekline oči. Pri zaužitju povzroči smrtne notranje opekline.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Fosforjev anhidrid. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumni: Spremenjeni. Kemijska sprememba. V Enciklopediji materialov: znanost in tehnologija. Pridobljeno od sciencedirect.com.
3. Mališev, BW (1936). Fosforjev pentoksid kot sredstvo za rafiniranje bencina. Industrijska in inženirska kemija 1936, 28, 2, 190-193. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. EA (1950). Fotometrična določitev razpoložljivega fosforjevega pentoksida v gnojilih. Analitična kemija 1950, 22, 8, 1062-1063. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (1983). Uporaba fosforjevega pentoksida: Eterifikacija organskih kislin. J. Org. Chem., 1983, 48, 3108-3109. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
7. Kirk-Othmer (1994). Enciklopedija kemijske tehnologije. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
8. Ogliari, FA in sod. (2008). Sinteza fosfatnih monomerov in vezava na dentin: Metode esterifikacije in uporaba fosforjevega pentoksida. Časopis za zobozdravstvo, letnik 36, številka 3, marec 2008, strani 171-177. Pridobljeno od sciencedirect.com.