Пятиокись фосфора - Phosphorus pentoxide

Пятиокись фосфора
Пятиокись фосфора
Пятиокись фосфора
Образец пятиокиси фосфора.jpg
Имена
Другие имена
Пятиокись дифосфора
Оксид фосфора (V)
Фосфорный ангидрид
Декаоксид тетрафосфора
Декоксид тетрафосфора
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
Номер RTECS
  • TH3945000
UNII
Характеристики
п4О10
Молярная масса283,9 г моль−1
Внешностьбелый порошок
очень расплывающийся
без запаха
Плотность2,39 г / см3
Температура плавления 340 ° С (644 ° F, 613 К)
Точка кипения360 ° C (возвышенные)
экзотермический гидролиз
Давление газа1 мм рт. Ст. При 385 ° C (стабильная форма)
Опасности
Паспорт безопасностиMSDS
NFPA 704 (огненный алмаз)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Пятиокись фосфора это химическое соединение с молекулярной формулой п4О10 (общее название происходит от эмпирическая формула, П2О5). Это белое кристаллическое твердое вещество - ангидрид из фосфорная кислота. Это мощный осушитель и обезвоживающий агент.

Структура

Пятиокись фосфора кристаллизуется как минимум в четырех формах или полиморфы. Самая знакомая, метастабильная форма,[1] изображенный на рисунке, состоит из молекул P4О10. Слабый силы Ван дер Ваальса удерживают эти молекулы вместе в гексагональной решетке (Однако, несмотря на высокую симметрию молекул, кристаллическая упаковка не является плотной упаковкой[2]). Структура P4О10 клетка напоминает адамантан с Тd точечная группа симметрии.[3] Он тесно связан с соответствующим ангидридом фосфористая кислота, п4О6. Последний лишен терминальных оксогрупп. Плотность 2,30 г / см.3. Кипит при 423 ° C при атмосферном давлении; при более быстром нагревании он может сублимироваться. Эта форма может быть получена путем быстрой конденсации паров пятиокиси фосфора, в результате чего получается чрезвычайно гигроскопичное твердое вещество.[4]

Другие полиморфы являются полимерными, но в каждом случае атомы фосфора связаны тетраэдром атомов кислорода, один из которых образует концевую связь P = O, включающую передачу концевых p-орбитальных электронов кислорода в разрыхляющую фосфорно-кислородную единицу. облигации. Макромолекулярная форма может быть получена путем нагревания соединения в герметичной пробирке в течение нескольких часов и выдерживания расплава при высокой температуре перед охлаждением расплава до твердого состояния.[4] Метастабильная орторомбическая «О» -форма (плотность 2,72 г / см3, температура плавления 562 ° C), имеет слоистую структуру, состоящую из соединенных между собой P6О6 кольца, похожие на структуру, принятую некоторыми полисиликаты. Стабильная форма - это фаза с более высокой плотностью, также орторомбическая, так называемая O 'форма. Состоит из 3-х мерного каркаса плотностью 3,5 г / см.3.[1][5] Оставшийся полиморф - это стекло или аморфная форма; это может быть получено путем сплавления любых других.

Пятиокись фосфора-лист из-xtal-3D-balls.png
Пятиокись фосфора-xtal-3D-balls.png
часть o ′ - (P2О5)∞ слой
o ′ - (P2О5)∞ укладка слоев

Подготовка

п4О10 готовится сжиганием тетрафосфор при достаточной подаче кислорода:

п4 + 5 O2 → P4О10

На протяжении большей части 20-го века пятиокись фосфора использовалась как источник концентрированного чистого фосфорная кислота. В термическом процессе пятиокись фосфора, полученная сжиганием белого фосфора, растворялась в разбавленном фосфорная кислота для производства концентрированной кислоты.[6] Усовершенствования технологии фильтрации приводят к тому, что «мокрый процесс фосфорной кислоты» заменяет термический процесс, устраняя необходимость в производстве белый фосфор в качестве исходного материала.[7] Дегидратация фосфорной кислоты с образованием пятиокиси фосфора невозможна, поскольку при нагревании метафосфорная кислота будет кипеть, не теряя всей своей воды.

Приложения

Пятиокись фосфора - сильнодействующий обезвоживание агент, на что указывает экзотермический характер его гидролиза:

п4О10 + 6 часов2O → 4 H3PO4   (–177 кДж )

Однако его полезность для сушки несколько ограничена его тенденцией к образованию защитного вязкого покрытия, которое препятствует дальнейшему обезвоживанию неизрасходованным материалом. Гранулированная форма P4О10 используется в эксикаторы.

В соответствии с его сильной осушающей способностью, P4О10 используется в органический синтез для обезвоживания. Наиболее важное приложение для преобразования первичного амиды в нитрилы:[8]

п4О10 + RC (O) NH2 → P4О9(ОЙ)2 + RCN

Указанный побочный продукт P4О9(ОЙ)2 идеализированная формула для неопределенных продуктов, возникающих в результате гидратации P4О10.

В качестве альтернативы в сочетании с карбоновая кислота, результатом будет соответствующий ангидрид:[9]

п4О10 + RCO2H → P4О9(ОЙ)2 + [RC (O)]2О

Реагент Онодера, раствор П.4О10 в ДМСО, используется для окисления спирты.[10] Эта реакция напоминает Окисление Сверна.

Высушивающая способность P4О10 достаточно силен, чтобы преобразовать многие минеральные кислоты в их ангидриды. Примеры: HNO3 конвертируется в N2О5;  ЧАС2ТАК4 конвертируется в ТАК3;  HClO4 конвертируется в Cl2О7;  CF3ТАК3ЧАС конвертируется в (CF3)2S2О5.

Связанные оксиды фосфора

Между коммерчески важными п4О6 и P4О10, известны оксиды фосфора с промежуточным строением.[11]

Оксиды фосфора: P4O6, P4O7, P4O8, P4O9 и P4O10.

Опасности

Сам по себе пятиокись фосфора не горюч. Как триоксид серы, он бурно реагирует с водой и содержащими воду веществами, такими как дерево или хлопок, выделяет много тепла и может даже вызвать пожар из-за сильно экзотермического характера таких реакций. Он вызывает коррозию металла и вызывает сильное раздражение - может вызвать сильные ожоги глаз, кожи, слизистая оболочка, и дыхательные пути даже при таких низких концентрациях, как 1 мг / м3.[12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  2. ^ Cruickshank, D.W.J. (1964). «Усовершенствования структур, содержащих связи между Si, P, S или Cl и O или N: V. P4О10". Acta Crystallogr. 17 (6): 677–9. Дои:10.1107 / S0365110X64001669.
  3. ^ Д. Э. К. Корбридж "Фосфор: краткое описание его химии, биохимии и технологии", 5-е издание Elsevier: Amsterdam. ISBN  0-444-89307-5.
  4. ^ а б .Кэтрин Э. Хаукрофт; Алан Г. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия, 3-е издание. Пирсон. п. 473. ISBN  978-0-13-175553-6.
  5. ^ Д. Стачел, И. Свобода и Х. Фюсс (июнь 1995 г.). «Пятиокись фосфора при 233 К». Acta Crystallogr. C. 51 (6): 1049–1050. Дои:10.1107 / S0108270194012126.
  6. ^ Трелфолл, Ричард Э. (1951). История 100 лет производства фосфора: 1851 - 1951 гг.. Олдбери: Олбрайт и Уилсон Лтд.
  7. ^ Поджер, Хью (2002). Олбрайт и Уилсон: последние 50 лет. Studley: Brewin Books. ISBN  1-85858-223-7
  8. ^ Мейер, М.С. «Оксид фосфора (V)» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (Эд: Л. Пакетт) 2004, J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. Дои:10.1002 / 047084289X.
  9. ^ Джозеф С. Саламоне, изд. (1996). Энциклопедия полимерных материалов: C, Том 2. CRC Press. п. 1417. ISBN  0-8493-2470-X.
  10. ^ Тидвелл, Т. Т. «Диметилсульфоксид – пятиокись фосфора» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (Эд: Л. Пакетт) 2004, J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. Дои:10.1002 / 047084289X.
  11. ^ Luer, B .; Янсен, М. "Уточнение кристаллической структуры нонаоксида тетрафосфора, P4О9"Zeitschrift fur Kristallographie 1991, том 197, страницы 247-8.
  12. ^ Пятиокись фосфора MSDS

внешняя ссылка