WikiDer > 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