FOSFOROXID (V): STRUKTUR, EGENSKAPER, ERHÅLLANDE, ANVÄNDNING, RISKER - KEMI - 2026

Den fosforoxid (v) är en oorganisk fast substans bildades med syre och fosfor (P) (O). Dess empiriska formel är P ₂ O ₅ , medan dess korrekta molekylformel är P ₄ O ₁₀ . Det är ett mycket hygroskopiskt vitt fast ämne, det vill säga det kan absorbera vatten från luften mycket lätt och reagera omedelbart med det. Reaktionen kan vara farlig eftersom den orsakar en snabb temperaturökning.

Dess höga tendens att absorbera vatten har lett till att det används som ett torkmedel i kemiska laboratorier, liksom som en dehydrator av vissa föreningar, det vill säga för att eliminera vatten från dess molekyler.

Fosforoxid (v) pulver, P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Källa: Wikimedia Commons.

Fosforoxid (v) används också för att påskynda bindningsreaktionerna hos olika kolväte-molekyler, en reaktion som kallas kondensation. Dessutom tillåter det att omvandla vissa organiska syror till estrar.

Det har använts exempelvis för att förfina bensin, för att framställa fosforsyra H ₃ PO ₄ , för att erhålla föreningar som tjänar till att fördröja eld, för att göra glas för vakuumapplikationer, bland många andra användningar.

Fosforoxid (v) måste förvaras i tätt slutna behållare för att förhindra att den kommer i kontakt med fukt i luften. Det är frätande och kan skada ögon, hud och slemhinnor.

Strukturera

Fosforoxid (v) består av fosfor (P) och syre (O), där fosfor har en valens på +5 och syre -2. Fosforoxidmolekyl (v) har fyra fosfor och tio syreatomer och det är därför dess korrekta molekylformel är P ₄ O ₁₀ .

Struktur av fosforoxidmolekylen (v), P ₄ O ₁₀ . Författare: Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.

Det finns i tre kristallina former, som amorft pulver och i en glasform (som glas). I den hexagonala kristallina formen finns vart och ett av fosforatomerna vid en tetrahedron.

Nomenklatur

- Fosforoxid (v)

- Fosforpentoxid

- Difosforpentoxid

- Fosforpentoxid

- Fosforsyraanhydrid

- Tetrafosfordekaoxid

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Kristallint vitt fast ämne. Den vanligaste formen är den av hexagonala kristaller.

Molekylvikt

283,89 g / mol

Smältpunkt

562 ºC

Sublimeringstemperatur

360 ºC vid 1 atmosfärstryck. Det betyder att den vid denna temperatur går från fast till gas utan att gå igenom vätsketillståndet.

Densitet

2,30 g / cm ^{^}

löslighet

Mycket löslig i vatten. Löslig i svavelsyra. Olöslig i aceton och ammoniak.

Kemiska egenskaper

Fosforoxid (v) absorberar och reagerar med vatten från luften extremt snabbt, bildar fosforsyra H ₃ PO ₄ . Denna reaktion är exoterm, vilket innebär att värme produceras under den.

Reaktion av fosforoxid (v) med vatten för att bilda fosforsyra H ₃ PO ₄ . Författare: Marilú Stea.

Reaktionen av P ₄ O ₁₀ med vatten leder till bildningen av en blandning av fosforsyror vars sammansättning beror på den mängd vatten och villkoren.

Reaktionen med alkoholer leder till bildning av estrar av fosforsyra eller polymersyror beroende på försöksbetingelserna.

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

Med basiska oxider bildar den fasta fosfater.

Det är frätande. Den kan reagera farligt med myrsyra och med oorganiska baser, såsom natriumhydroxid (NaOH), kalciumoxid (CaO) eller natriumkarbonat Na ₂ CO ₃ .

Om en lösning av perklorsyra HClO ₄ och kloroform CHCl ₃ hälls in i fosforoxid (v) P ₄ O ₁₀ , en våldsam explosion inträffar.

Andra egenskaper

Det är inte brandfarligt. Det främjar inte förbränning. Men reaktionen med vatten är så våldsam och exoterm att det kan vara risk för brand.

Erhållande

Det kan framställas genom direkt oxidation av fosfor i en ström av torr luft. När fosfor kommer i kontakt med överskott av syre oxiderar den till bildning av fosforoxid (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Närvaro i naturen

Fosfor (v) oxid finns i mineraler som ilmenit, rutil och zirkon.

Ilmenite är ett mineral som innehåller järn och titan och ibland har fosforoxid (v) i koncentrationer som varierar mellan 0,04 och 0,33 viktprocent. Rutil är en titanoxid mineral och kan innehålla ca 0,02 vikt-% P ₂ O ₅ .

Zirkonsand (ett mineral från elementet zirkonium) har fosforoxid (v) i 0,05-0,39 viktprocent.

tillämpningar

Som ett dehydratiserings- och torkmedel

På grund av dess stora girighet för vatten är det ett av de mest kända dehydratiseringsmedlen och mycket effektivt vid temperaturer under 100 ° C.

Den kan utvinna vatten från ämnen som själva betraktas som dehydratiseringsmedel. Till exempel kan du ta bort vatten från svavelsyra H ₂ SO _{4 genom att} konvertera det till SO ₃ och från salpetersyra HNO _{3 genom att} konvertera det till N ₂ O ₅ .

Dehydrering av svavelsyra med fosforoxid (v). Författare: Marilú Stea.

I grund och botten kan den torka alla vätskor och gaser som den inte reagerar på, så det gör det möjligt att ta bort spår av fukt från vakuumsystem.

I organisk kemi-reaktioner

Fosforoxid (v) tjänar till att stänga ringar av organiska föreningar och andra kondensationsreaktioner.

Det gör det möjligt att förestra organiska syror med möjlighet att skilja mellan primära alifatiska karboxylsyror (kolkedja utan ringar med –COOH-gruppen i ena änden) och aromatiska syror (–COOH-grupp fäst vid bensenringen), eftersom de senare inte reagerar.

Den tjänar också till att avlägsna en molekyl av H ₂ O från amiderna R (C = O) NH ₂ och omvandla dem till nitriler R-CN. Dessutom katalyserar eller påskyndar det syresättning, dehydrogenering och polymerisationsreaktioner av bitumen.

P ₄ O ₁₀ används ofta i organiska kemilaboratorier. Författare: jdn2001cn0. Källa: Pixabay.

Vid bränsleraffinering

Sedan 1930-talet indikerade vissa studier att fosfor (v) -oxid utövade en raffinering på bensin, vilket ökade antalet oktan.

Raffinerings verkan av P ₄ O ₁₀ beror främst på kondensationsreaktioner (union av olika molekyler) och inte polymerisation (union av lika molekyler).

P ₄ O ₁₀ accelererar direkt alkylering av aromatiska kolväten med olefiner, omvandlingen av olefiner till naftener och deras partiella polymerisation. Alkyleringsreaktionen ökar oktantalet bensin.

På detta sätt erhålls en raffinerad bensin av hög kvalitet.

Vissa petroleumderivat kan förbättras genom verkan av P ₄ O ₁₀ på sina molekyler. Författare: drpepperscott230. Källa: Pixabay.

I olika applikationer

Fosforoxid (v) används för att:

- Bered fosforsyra H ₃ PO ₄

- Skaffa akrylatestrar och tensider

- Bered fosfatestrar som används som flamskyddsmedel, lösningsmedel och utspädningsmedel

- Omvandling av fosfortriklorid till fosforoxiklorid

- Laboratoriereagens

- Tillverk specialglas för vakuumrör

- Öka asfaltens smältpunkt

- Serve som en standard molekyl i bestämning av fosfor eller fosfater i fosfatsten, gödningsmedel och Portland-cement, i form av P ₂ O ₅

- Förbättra bindningarna mellan vissa polymerer och elfenbenskiktet som tänderna har

Vissa speciella glasögon, t.ex. de för vakuumrör, kräver användning av P ₄ O ₁₀ under tillverkningen. Tvezymer. Källa: Wikimedia Commons.

risker

Fosforoxid (v) -oxid ska förvaras i förseglade behållare och på svala, torra, väl ventilerade platser.

Detta tjänar till att förhindra att det kommer i kontakt med vatten, eftersom det kan reagera våldsamt med det, generera mycket värme, till att bränna närliggande material som är brännbara.

Fosforoxidstoft är irriterande för ögonen och andningsorganen och frätande för huden. Kan orsaka ögonbrännskador. Vid förtäring orsakar det dödliga inre brännskador.

referenser

1. US National Library of Medicine. (2019). Fosforsyraanhydrid. Återställs från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumen: modifierad. Kemisk modifiering. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Återställs från sciencedirect.com.
3. Malishev, BW (1936). Fosfor Pentoxide som ett raffineringsmedel för bensin. Industriell & ingenjörskemi 1936, 28, 2, 190-193. Återställs från pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. EA (1950). Fotometrisk bestämning av tillgängligt fosforpentoxid i gödselmedel. Analytisk kemi 1950, 22, 8, 1062-1063. Återställs från pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (1983). Användning av fosforpentoxid: förestring av organiska syror. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Återställs från pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
7. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
8. Ogliari, FA et al. (2008). Syntes av fosfatmonomerer och bindning till dentin: Förestringsmetoder och användning av fosforpentoxid. Journal of Dentistry, bind 36, nummer 3, mars 2008, sidorna 171-177. Återställs från sciencedirect.com.