Struktura tlenku fosforu (v), właściwości, otrzymywanie, zastosowania, zagrożenia

2622
Philip Kelley
Struktura tlenku fosforu (v), właściwości, otrzymywanie, zastosowania, zagrożenia

Plik tlenek fosforu (v) Jest to nieorganiczna substancja stała utworzona przez fosfor (P) i tlen (O). Jej wzór empiryczny to PdwaLUB5, podczas gdy jego prawidłowy wzór cząsteczkowy to P4LUB10. Jest to bardzo higroskopijna biała substancja stała, to znaczy bardzo łatwo może wchłaniać wodę z powietrza, natychmiast z nią reagując. Reakcja może być niebezpieczna, ponieważ powoduje szybki wzrost temperatury.

Wysoka skłonność do wchłaniania wody sprawiła, że ​​znalazł zastosowanie jako środek osuszający w laboratoriach chemicznych, a także jako odwadniacz niektórych związków, czyli do usuwania wody z jej molekuł..

Proszek tlenku fosforu (v), P.4LUB10. LHcheM [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Źródło: Wikimedia Commons.

Tlenek fosforu (v) jest również używany do przyspieszania reakcji wiązania różnych cząsteczek węglowodorów, reakcji nazywanej kondensacją. Ponadto pozwala na przekształcenie niektórych kwasów organicznych w estry.

Był używany m.in. do rafinacji benzyny, do przygotowania kwasu fosforowego H.3PO4, między innymi do otrzymywania związków opóźniających pożar, do produkcji szkła do zastosowań próżniowych.

Tlenek fosforu (v) należy przechowywać w szczelnie zamkniętych pojemnikach, aby zapobiec jego kontaktowi z wilgocią zawartą w powietrzu. Działa żrąco i może uszkodzić oczy, skórę i błony śluzowe..

Indeks artykułów

  • 1 Struktura
  • 2 Nazewnictwo
  • 3 Właściwości
    • 3.1 Stan fizyczny
    • 3.2 Masa cząsteczkowa
    • 3.3 Temperatura topnienia
    • 3.4 Temperatura sublimacji
    • 3.5 Gęstość
    • 3.6 Rozpuszczalność
    • 3.7 Właściwości chemiczne
    • 3.8 Inne właściwości
  • 4 Otrzymywanie
    • 4.1 Obecność w przyrodzie
  • 5 zastosowań
    • 5.1 Jako środek odwadniający i suszący
    • 5.2 W reakcjach chemii organicznej
    • 5.3 W rafinacji paliw
    • 5.4 W różnych zastosowaniach
  • 6 Ryzyka
  • 7 Referencje

Struktura

Tlenek fosforu (v) składa się z fosforu (P) i tlenu (O), przy czym fosfor ma wartościowość +5, a tlen -2. Cząsteczka tlenku fosforu (v) ma cztery atomy fosforu i dziesięć atomów tlenu, dlatego jej prawidłowy wzór cząsteczkowy to P4LUB10.

Struktura cząsteczki tlenku fosforu (v), P4LUB10. Autor: Benjah-bmm27. Źródło: Wikimedia Commons.

Występuje w trzech formach krystalicznych, jako bezpostaciowy proszek oraz w postaci szklistej (jako szkło). W sześciokątnej postaci krystalicznej każdy z atomów fosforu znajduje się na wierzchołkach czworościanu..

Nomenklatura

- Tlenek fosforu (v)

- Pięciotlenek fosforu

- Pięciotlenek difosforu

- Pięciotlenek fosforu

- Bezwodnik fosforowy

- Dekatlenek tetrafosforu

Nieruchomości

Stan fizyczny

Krystaliczne białe ciało stałe. Najbardziej rozpowszechnioną formą są sześciokątne kryształy.

Waga molekularna

283,89 g / mol

Temperatura topnienia

562 ºC

Temperatura sublimacji

360 ºC przy ciśnieniu 1 atmosfery. Oznacza to, że w tej temperaturze przechodzi ze stanu stałego w gaz bez przechodzenia w stan ciekły.

Gęstość

2,30 g / cm3

Rozpuszczalność

Bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie. Rozpuszczalny w kwasie siarkowym. Nierozpuszczalny w acetonie i amoniaku.

Właściwości chemiczne

Tlenek fosforu (v) bardzo szybko wchłania wodę z powietrza i reaguje z nią, tworząc kwas fosforowy H.3PO4. Ta reakcja jest egzotermiczna, co oznacza, że ​​podczas reakcji wytwarzane jest ciepło..

Reakcja tlenku fosforu (v) z wodą z utworzeniem kwasu fosforowego H.3PO4. Autor: Marilú Stea.

Reakcja P.4LUB10 z wodą prowadzi do powstania mieszaniny kwasów fosforowych, której skład zależy od ilości wody i warunków.

Reakcja z alkoholami prowadzi do powstania estrów kwasu fosforowego lub kwasów polimerowych w zależności od warunków eksperymentu..

P.4LUB10 + 6 ROH → 2 (RO)dwaPO.OH + 2 RO.PO (OH)dwa

Z tlenkami zasadowymi tworzy fosforany w postaci stałej.

Działa korodująco. Może niebezpiecznie reagować z kwasem mrówkowym i zasadami nieorganicznymi, takimi jak wodorotlenek sodu (NaOH), tlenek wapnia (CaO) lub węglan sodu NadwaWSPÓŁ3.

Jeśli wlejesz roztwór kwasu nadchlorowego HClO4 i chloroform CHCI3 w tlenku fosforu (v) P.4LUB10 następuje gwałtowna eksplozja.

Inne właściwości

Nie jest łatwopalny. Nie sprzyja spalaniu. Jednak jego reakcja z wodą jest tak gwałtowna i egzotermiczna, że ​​może wystąpić ryzyko pożaru..

Otrzymywanie

Można go otrzymać przez bezpośrednie utlenianie fosforu w strumieniu suchego powietrza. Fosfor w kontakcie z nadmiarem tlenu utlenia się tworząc tlenek fosforu (v).

P.4 + 5 Odwa → P.4LUB10

Obecność w przyrodzie

Tlenek fosforu (v) znajduje się w minerałach, takich jak ilmenit, rutyl i cyrkon.

Ilmenit to minerał zawierający żelazo i tytan, a czasem tlenek fosforu (v) w stężeniach wahających się od 0,04 do 0,33% wagowych. Rutyl jest minerałem tlenku tytanu i może zawierać około 0,02% wagowych PdwaLUB5.

Piaski cyrkonowe (minerał pierwiastka cyrkonu) zawierają tlenek fosforu (v) w ilości 0,05-0,39% masy.

Aplikacje

Jako środek odwadniający i suszący

Ze względu na wielką chciwość wody jest jednym z najbardziej znanych środków odwadniających i bardzo skutecznym w temperaturach poniżej 100 ° C..

Może usuwać wodę z substancji, które same są uważane za środki odwadniające. Na przykład można usunąć wodę z kwasu siarkowego H.dwapołudniowy zachód4 przekształcając go w SO3 i kwas azotowy HNO3 przekształcając go w NdwaLUB5.

Odwodnienie kwasu siarkowego tlenkiem fosforu (v). Autor: Marilú Stea.

Zasadniczo może wysuszyć wszystkie te ciecze i gazy, z którymi nie reaguje, dzięki czemu pozwala usunąć ślady wilgoci z systemów próżniowych.

W reakcjach chemii organicznej

Tlenek fosforu (v) służy do zamykania pierścieni związków organicznych i innych reakcji kondensacji.

Pozwala na estryfikację kwasów organicznych z możliwością rozróżnienia między pierwszorzędowymi alifatycznymi kwasami karboksylowymi (łańcuch węglowy bez pierścieni z grupą -COOH na jednym końcu) i kwasami aromatycznymi (grupa -COOH przyłączona do pierścienia benzenowego), gdyż te ostatnie nie reagują.

Służy również do usuwania cząsteczki H.dwaO z amidów R (C = O) NHdwa i przekształca je w nitryle R-CN. Ponadto katalizuje lub przyspiesza reakcje utleniania, odwodornienia i polimeryzacji asfaltów.

P4LUB10 Jest szeroko stosowany w laboratoriach chemii organicznej. Autor: jdn2001cn0. Źródło: Pixabay.

W rafinacji paliw

Od lat 30-tych XX wieku niektóre badania wykazały, że tlenek fosforu (v) wywierał działanie rafinujące na benzynę, zwiększając jej liczbę oktanową.

Oczyszczające działanie P.4LUB10 wynika to głównie z reakcji kondensacji (połączenie różnych cząsteczek), a nie polimeryzacji (połączenie równych cząsteczek).

P4LUB10 przyspiesza bezpośrednie alkilowanie węglowodorów aromatycznych olefinami, przemianę olefin do naftenów i ich częściową polimeryzację. Reakcja alkilowania zwiększa liczbę oktanową benzyny.

W ten sposób uzyskuje się rafinowaną benzynę wysokiej jakości.

Niektóre pochodne ropy naftowej można ulepszyć przez działanie fosforu4LUB10 w swoich cząsteczkach. Autor: drpepperscott230. Źródło: Pixabay.

W różnych zastosowaniach

Tlenek fosforu (v) jest używany do:

- Przygotuj kwas fosforowy H.3PO4

- Uzyskaj estry akrylanowe i środki powierzchniowo czynne

- Przygotuj estry fosforanowe, które są używane jako środki zmniejszające palność, rozpuszczalniki i rozcieńczalniki

- Konwersja trichlorku fosforu do tlenochlorku fosforu

- Odczynnik laboratoryjny

- Produkcja specjalnego szkła do lamp próżniowych

- Zwiększyć temperaturę topnienia asfaltu

- Służy jako standardowa cząsteczka w oznaczaniu fosforu lub fosforanów w fosforytach, nawozach i cemencie portlandzkim w postaci fosforudwaLUB5

- Popraw wiązania między niektórymi polimerami a warstwą kości słoniowej, którą mają zęby

Niektóre okulary specjalne, takie jak te do lamp próżniowych, wymagają użycia P.4LUB10 podczas jego produkcji. Tvezymer [domena publiczna]. Źródło: Wikimedia Commons.

Ryzyka

Tlenek fosforu (v) należy przechowywać w szczelnych pojemnikach oraz w chłodnych, suchych i dobrze wentylowanych miejscach.

Służy to zapobieganiu kontaktowi z wodą, ponieważ może z nią gwałtownie reagować, wytwarzając dużo ciepła, aż do spalenia pobliskich materiałów, które są palne..

Pył tlenku fosforu (v) działa drażniąco na oczy i drogi oddechowe oraz działa żrąco na skórę. Może powodować oparzenia oczu. Spożycie powoduje śmiertelne oparzenia wewnętrzne.

Bibliografia

  1. NAS. National Library of Medicine. (2019). Bezwodnik fosforowy. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  2. Nayler, P. (2001). Bitumeny: zmodyfikowane. Modyfikacja chemiczna. W Encyklopedii materiałów: nauka i technologia. Odzyskany z sciencedirect.com.
  3. Malishev, B.W. (1936). Pentoksyd fosforu jako czynnik rafinacyjny do benzyny. Chemia przemysłowa i inżynieryjna 1936, 28, 2, 190-193. Odzyskany z pubs.acs.org.
  4. Epps Jr. E.A. (1950). Fotometryczne oznaczanie dostępnego pięciotlenku fosforu w nawozach. Analytical Chemistry 1950, 22, 8, 1062-1063. Odzyskany z pubs.acs.org.
  5. Banerjee, A. i in. (1983). Zastosowanie pięciotlenku fosforu: estryfikacja kwasów organicznych. J. Org. Chem., 1983,48, 3108-3109. Odzyskany z pubs.acs.org.
  6. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
  7. Kirk-Othmer (1994). Encyklopedia technologii chemicznej. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
  8. Ogliari, F.A. et al. (2008). Synteza monomerów fosforanowych i wiązanie z zębiną: Metody estryfikacji i zastosowanie pięciotlenku fosforu. Journal of Dentistry, tom 36, wydanie 3, marzec 2008, strony 171-177. Odzyskany z sciencedirect.com.

Jeszcze bez komentarzy