FOSFOROXID (V): STRUKTUR, EGENSKABER, OPNÅELSE, ANVENDELSER, RISICI - KEMI - 2025

Den phosphoroxid (v) er et uorganisk faststof dannes af oxygen og phosphor (P) (O). Dets empiriske formel er P ₂ O ₅, mens dens korrekte molekylformel er P ₄ O ₁₀. Det er et meget hygroskopisk, hvidt fast stof, det vil sige, det kan let absorbere vand fra luften og reagere straks med det. Reaktionen kan være farlig, da den medfører en hurtig stigning i temperaturen.

Dens høje tendens til at absorbere vand har ført til, at det bruges som et tørremiddel i kemiske laboratorier såvel som en dehydrator af nogle forbindelser, det vil sige til at fjerne vand fra dets molekyler.

Phosphoroxid (v) pulver, P ₄ O ₁₀. LHcheM. Kilde: Wikimedia Commons.

Phosphoroxid (v) bruges også til at fremskynde bindingsreaktionerne i forskellige carbonhydridmolekyler, en reaktion kaldet kondensation. Derudover tillader det omdannelse af visse organiske syrer til estere.

Det har været anvendt til f.eks forfine benzin, til fremstilling af phosphorsyre H ₃ PO ₄, til opnåelse af forbindelser, der tjener til retard ild, for at gøre glas til vakuumapplikationer, blandt mange andre anvendelser.

Fosforoxid (v) skal opbevares i tæt lukkede beholdere for at forhindre, at det kommer i kontakt med fugt i luften. Det er ætsende og kan beskadige øjne, hud og slimhinder.

Struktur

Fosforoxid (v) består af fosfor (P) og ilt (O), hvor fosfor har en valens på +5 og ilt -2. Den phosphoroxid molekyle (v) har fire fosfor og ti oxygenatomer og derfor dets korrekte molekylære formel er P ₄ O ₁₀.

Struktur af fosforoxidmolekylet (v), P ₄ O ₁₀. Forfatter: Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.

Det findes i tre krystallinske former, som amorft pulver og i en glasagtig form (som glas). I den hexagonale krystallinske form findes hvert af de fosforatomer ved hjørnene på en tetrahedron.

nomenklatur

- Fosforoxid (v)

- Fosforpentoxid

- Diphosforpentoxid

- Fosforpentoxid

- Fosforsyreanhydrid

- Tetraphosphor decaoxide

Ejendomme

Fysisk tilstand

Krystallinsk hvidt fast stof. Den mest almindelige form er hexagonale krystaller.

Molekylær vægt

283,89 g / mol

Smeltepunkt

562 ºC

Sublimeringstemperatur

360 ºC ved 1 atmosfæretryk. Det betyder, at det ved denne temperatur går fra fast stof til gas uden at gå gennem den flydende tilstand.

Massefylde

2,30 g / cm ³

Opløselighed

Meget opløselig i vand. Opløselig i svovlsyre. Uopløselig i acetone og ammoniak.

Kemiske egenskaber

Phosphoroxid (v) absorberer og reagerer med vand fra luften ekstremt hurtigt, danner phosphorsyre H ₃ PO ₄. Denne reaktion er eksoterm, hvilket betyder, at der produceres varme under den.

Omsætning af phosphoroxid (v) med vand til dannelse phosphorsyre H ₃ PO ₄. Forfatter: Marilú Stea.

Omsætningen af P ₄ O ₁₀ med vand fører til dannelsen af en blanding af phosphorsyrer, hvis sammensætning afhænger af mængden af vand og betingelserne.

Reaktionen med alkoholer fører til dannelse af estere af phosphorsyre eller polymersyrer afhængig af de eksperimentelle betingelser.

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

Med basiske oxider danner det faste fosfater.

Det er ætsende. Det kan reagere farligt med myresyre og med uorganiske baser, såsom natriumhydroxid (NaOH), calciumoxid (CaO) eller natriumcarbonat Na ₂ CO ₃.

Hvis en opløsning af perchlorsyre HCIO ₄ og chloroform CHC ₃ hældes i phosphoroxid (v) P ₄ O ₁₀, en voldsom eksplosion forekommer.

Andre egenskaber

Det er ikke brandfarligt. Det fremmer ikke forbrænding. Imidlertid er reaktionen med vand så voldsom og eksoterm, at der kan være risiko for brand.

Indhentning

Det kan fremstilles ved direkte oxidation af fosfor i en strøm af tør luft. Når fosfor kommer i kontakt med overskydende ilt, oxideres det til dannelse af fosforoxid (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Tilstedeværelse i naturen

Fosfor (v) oxid findes i mineraler såsom ilmenit, rutil og zircon.

Ilmenit er et mineral, der indeholder jern og titan og sommetider har fosforoxid (v) i koncentrationer, der varierer mellem 0,04 og 0,33 vægt%. Rutil er et titanoxid mineral og kan indeholde ca. 0,02% vægt P ₂ O ₅.

Zirkonsand (et mineral af elementet zirconium) har fosforoxid (v) i 0,05-0,39 vægt%.

Applikationer

Som et dehydratiserings- og tørremiddel

På grund af sin store grådighed for vand er det et af de mest kendte dehydratiseringsmidler og meget effektivt ved temperaturer under 100 ° C.

Det kan udvinde vand fra stoffer, der i sig selv betragtes som dehydratiseringsmidler. For eksempel kan man fjerne vand fra svovlsyre H ₂ SO _{4 ved} konvertere det til SO ₃ og fra salpetersyre HNO _{3 ved} at konvertere den til N ₂ O ₅.

Dehydrering af svovlsyre med fosforoxid (v). Forfatter: Marilú Stea.

Grundlæggende kan det tørre alle de væsker og gasser, som det ikke reagerer med, så det giver mulighed for at fjerne spor af fugtighed fra vakuumsystemer.

I organiske kemi-reaktioner

Phosphoroxid (v) tjener til at lukke ringe af organiske forbindelser og andre kondensationsreaktioner.

Det gør det muligt at forestre organiske syrer med mulighed for at skelne mellem primære alifatiske carboxylsyrer (kulstofkæde uden ringe med –COOH-gruppen i den ene ende) og aromatiske syrer (–COOH-gruppe bundet til benzenringen), da sidstnævnte ikke reagerer.

Den tjener også til at fjerne et molekyle af H ₂ O fra amiderne R (C = O) NH ₂ og omdanner dem til nitriler R-CN. Derudover katalyserer eller accelererer det oxygenering, dehydrogenering og polymerisationsreaktioner af bitumen.

P ₄ O ₁₀ bruges i vid udstrækning i laboratorier med organisk kemi. Forfatter: jdn2001cn0. Kilde: Pixabay.

Ved brændstofraffinering

Siden 1930'erne indikerede visse undersøgelser, at fosfor (v) oxid udøvede en raffineringsvirkning på benzin, hvilket øgede dens oktantal.

Raffinering virkning af P ₄ O ₁₀ skyldes hovedsagelig kondensationsreaktioner (union af forskellige molekyler) og ikke polymerisation (union af lige molekyler).

P ₄ O ₁₀ fremskynder den direkte alkylering af aromatiske carbonhydrider med olefiner, omdannelsen af ​​olefiner til naphthener og deres partielle polymerisation. Alkyleringsreaktionen forøger octantallet af benzin.

På denne måde opnås en raffineret benzin af høj kvalitet.

Nogle olieprodukter kan forbedres ved virkningen af P ₄ O ₁₀ på deres molekyler. Forfatter: drpepperscott230. Kilde: Pixabay.

I forskellige applikationer

Fosforoxid (v) bruges til:

- Tilbered fosforsyre H ₃ PO ₄

- Få acrylatestere og overfladeaktive stoffer

- Forbered fosfatestere, der bruges som flammehæmmere, opløsningsmidler og fortyndingsmidler

- Konvertering af fosfortrichlorid til fosforoxychlorid

- Laboratoriereagens

- Fremstil specielle briller til vakuumrør

- Forøg asfaltens smeltepunkt

- fungere som en standard molekyle ved bestemmelse af phosphor eller fosfater i phosphatsten, gødning og Portland cement, i form af P ₂ O ₅

- Forbedre bindingerne mellem visse polymerer og det elfenbenslag, som tænderne har

Nogle specielle briller såsom dem til vakuumrør kræver anvendelse af P ₄ O ₁₀ under deres fremstilling. Tvezymer. Kilde: Wikimedia Commons.

Risici

Phosphoroxid (v) oxid skal opbevares i lukkede beholdere og på kølige, tørre, godt ventilerede steder.

Dette tjener til at forhindre, at det kommer i kontakt med vand, da det kan reagere voldsomt med det og generere en masse varme, til det punkt, at de nærliggende materialer, der er brændbare.

Fosfor (v) oxidstøv irriterer øjnene og luftvejene og ætser huden. Kan forårsage forbrændinger i øjnene. Ved indtagelse forårsager det dødelige indre forbrændinger.

Referencer

1. US National Library of Medicine. (2019). Fosforsyreanhydrid. Gendannes fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumen: Ændret. Kemisk modifikation. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Gendannes fra sciencedirect.com.
3. Malishev, BW (1936). Phosphor Pentoxide som et raffineringsmiddel til benzin. Industriel og teknisk kemi 1936, 28, 2, 190-193. Gendannes fra pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. EA (1950). Fotometrisk bestemmelse af tilgængeligt fosforpentoxid i gødning. Analytisk kemi 1950, 22, 8, 1062-1063. Gendannes fra pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (1983). Anvendelse af fosforpentoxid: Forestring af organiske syrer. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Gendannes fra pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
7. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
8. Ogliari, FA et al. (2008). Syntese af fosfatmonomerer og binding til dentin: Forestringsmetoder og anvendelse af fosforpentoxid. Journal of Dentistry, bind 36, udgave 3, marts 2008, side 171-177. Gendannes fra sciencedirect.com.