OXID FOSFOREČNÝ (V): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, ZÍSKAVANIE, POUŽITIE, RIZIKÁ - CHÉMIA - 2026

Oxid fosforečný (v) je anorganická pevná látka kyslíkom a fosforu (P) (O). Jeho empirický vzorec je P ₂ O ₅ , zatiaľ čo jeho správne molekulárnej vzorec je P ₄ O ₁₀ . Je to veľmi hygroskopická biela tuhá látka, to znamená, že môže veľmi ľahko absorbovať vodu zo vzduchu a okamžite s ňou reagovať. Reakcia môže byť nebezpečná, pretože spôsobuje rýchly nárast teploty.

Jeho vysoká tendencia absorbovať vodu viedla k tomu, že sa používa ako sušiace činidlo v chemických laboratóriách, ako aj ako dehydratátor niektorých zlúčenín, to znamená na odstránenie vody z jej molekúl.

Fosfor oxid (v) prášok, P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Zdroj: Wikimedia Commons.

Oxid fosforu (v) sa tiež používa na urýchlenie väzbových reakcií rôznych molekúl uhľovodíkov, čo je reakcia nazývaná kondenzácia. Okrem toho umožňuje prevádzať určité organické kyseliny na estery.

To sa používa napríklad pre upresnenie benzínu, na prípravu kyseliny fosforečnej H ₃ PO ₄ , pre získanie zlúčenín, ktoré slúžia k spomaľovať šírenie ohňa, aby sa sklo pre vákuové aplikácie, medzi mnoho iných použití.

Oxid fosforečný (v) sa musí uchovávať v tesne uzavretých nádobách, aby sa zabránilo jeho kontaktu s vlhkosťou vo vzduchu. Je žieravý a môže poškodiť oči, pokožku a sliznice.

štruktúra

Oxid fosforečný (v) sa skladá z fosforu (P) a kyslíka (O), kde fosfor má valenciu +5 a kyslík -2. Molekula oxid fosforečný (v) má štyri fosfor a desať atómov kyslíka, a to je dôvod, prečo jeho správne molekulárnej vzorec je P ₄ O ₁₀ .

Štruktúra fosforu oxidu molekuly (v), P ₄ O ₁₀ . Autor: Benjah-bmm27. Zdroj: Wikimedia Commons.

Existuje v troch kryštalických formách ako amorfný prášok a v sklovitej forme (ako sklo). V hexagonálnej kryštalickej forme sa každý z atómov fosforu nachádza na vrchole štvorstena.

názvoslovie

- Oxid fosforečný (v)

- oxid fosforečný

- oxid fosforečný

- oxid fosforečný

- Anhydrid kyseliny fosforečnej

- Tetafosforečnan dekoxid

vlastnosti

Fyzický stav

Kryštalická biela tuhá látka. Najbežnejšou formou je forma hexagonálnych kryštálov.

Molekulová hmotnosť

283,89 g / mol

Bod topenia

562 ° C

Teplota sublimácie

360 ° C pri tlaku 1 atmosféry. To znamená, že pri tejto teplote prechádza z tuhého na plyn bez toho, aby prešiel kvapalným stavom.

Hustota

2,30 g / cm ³

rozpustnosť

Veľmi rozpustný vo vode. Rozpustný v kyseline sírovej. Nerozpustný v acetóne a amoniaku.

Chemické vlastnosti

Oxid fosforečný (v) absorbuje a reaguje s vodou zo vzduchu veľmi rýchlo, ktoré tvoria kyselina fosforečná H ₃ PO ₄ . Táto reakcia je exotermická, čo znamená, že sa počas nej vytvára teplo.

Reakcia oxidu fosforu (V), s vodou za vzniku kyseliny fosforečnej H ₃ PO ₄ . Autor: Marilú Stea.

Reakcia P ₄ O ₁₀ s vodou vedie k vzniku zmesi kyseliny fosforečnej, ktorých zloženie závisí od množstva vody a podmienok.

Reakcia s alkoholmi vedie v závislosti od experimentálnych podmienok k tvorbe esterov kyseliny fosforečnej alebo polymérnych kyselín.

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

S bázickými oxidmi tvorí pevné fosfáty.

Je žieravé. To môže nebezpečne reagovať s kyselinou mravčou a s anorganickými bázami, ako je hydroxid sodný (NaOH), oxidu vápenatého (CaO) alebo uhličitan sodný Na ₂ CO ₃ .

Ak sa roztok kyseliny chloristej HClO ₄ a chloroformu CHCl ₃ sa naleje do oxidu fosforu (V), P ₄ O ₁₀ , dochádza k prudkej explózii.

Ďalšie vlastnosti

Nie je horľavý. Nepodporuje spaľovanie. Jeho reakcia s vodou je však taká prudká a exotermická, že môže existovať riziko požiaru.

získanie

Môže sa pripraviť priamou oxidáciou fosforu v prúde suchého vzduchu. Keď fosfor príde do kontaktu s nadbytkom kyslíka, oxiduje za vzniku oxidu fosforečného (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Prítomnosť v prírode

Oxid fosforitý (v) sa nachádza v mineráloch, ako je ilmenit, rutil a zirkón.

Ilmenit je minerál, ktorý obsahuje železo a titán a niekedy má oxid fosforečný (v) v koncentráciách, ktoré sa pohybujú medzi 0,04 a 0,33% hmotnosti. Rutil je minerálna oxid titaničitý a môžu obsahovať asi 0,02% hmotnosti P ₂ O ₅ .

Zirkónové piesky (minerály prvku zirkónia) obsahujú oxid fosforečný (v) v 0,05 až 0,39% hmotnosti.

aplikácia

Ako dehydratačné a sušiace činidlo

Vďaka svojej veľkej chamtivosti pre vodu je jedným z najznámejších dehydratačných činidiel a veľmi účinný pri teplotách pod 100 ° C.

Môže extrahovať vodu z látok, ktoré sa považujú za dehydratačné látky. Napríklad možno odstrániť vodu z kyseliny sírovej H ₂ SO _{4 tým,} prevedením SO ₃ a z kyseliny dusičnej HNO _{3 pomocou} prevedením na N ₂ O ₅ .

Dehydratácia kyseliny sírovej oxidom fosforečným (v). Autor: Marilú Stea.

V zásade môže vysušiť všetky tie tekutiny a plyny, s ktorými nereaguje, takže umožňuje odstránenie stôp vlhkosti z vákuových systémov.

Pri reakciách organickej chémie

Oxid fosforečný (v) slúži na uzavretie kruhov organických zlúčenín a ďalších kondenzačných reakcií.

Umožňuje esterifikáciu organických kyselín s možnosťou rozlíšenia medzi primárnymi alifatickými karboxylovými kyselinami (uhlíkový reťazec bez kruhov so skupinou -COOH na jednom konci) a aromatickými kyselinami (skupina -COOH naviazaná na benzénovom kruhu), pretože tieto nereagujú.

To tiež slúži na odstránenie molekulu H ₂ O z amidov R (C = O) NH ₂ , a prevádza ich na nitrily R-CN. Okrem toho katalyzuje alebo urýchľuje okysličovanie, dehydrogenáciu a polymerizáciu bitúmenu.

P ₄ O ₁₀ sa široko používa v laboratóriách organickej chémie. Autor: jdn2001cn0. Zdroj: Pixabay.

Pri rafinácii paliva

Od 30. rokov 20. storočia niektoré štúdie naznačujú, že oxid fosforečný (v) vykazuje rafináciu benzínu a zvyšuje jeho oktánové číslo.

Rafinačné účinok P ₄ O ₁₀ je najmä v dôsledku kondenzačných reakcií (spojenie rôznych molekúl) a nie polymerizácie (zväzok rovnakých molekúl).

P ₄ O ₁₀ urýchľuje priame alkylácia aromatických uhľovodíkov olefíny, konverzia olefínov na naftény a ich čiastočná polymerizácie. Alkylačná reakcia zvyšuje oktánové číslo benzínu.

Týmto spôsobom sa získa vysoko kvalitný rafinovaný benzín.

Niektoré deriváty ropy môže byť zlepšená pôsobením P ₄ O ₁₀ na ich molekúl. Autor: drpepperscott230. Zdroj: Pixabay.

V rôznych aplikáciách

Oxid fosforečný (v) sa používa na:

- Pripraví sa kyselina fosforečná H ₃ PO ₄

- Získať akrylátové estery a povrchovo aktívne látky

- Pripravte fosfátové estery, ktoré sa používajú ako spomaľovače horenia, rozpúšťadlá a riedidlá

- Premena chloridu fosforečného na oxychlorid fosforečný

- Laboratórne činidlo

- Výroba špeciálnych pohárov pre vákuové trubice

- Zvýšte teplotu topenia asfaltu

- slúži ako štandardná molekula na stanovenie fosforu alebo fosforečnanov vo fosfátovej hornine, hnojivách a portlandskom cemente vo forme P ₂ O ₅

- Zlepšiť väzby medzi určitými polymérmi a vrstvou slonoviny, ktoré majú zuby

Niektoré špeciálne okuliare, napríklad poháre pre vákuové trubice, vyžadujú pri výrobe výrobu P ₄ O ₁₀ . Tvezymer. Zdroj: Wikimedia Commons.

riziká

Oxid fosforečný sa musí uchovávať v uzavretých nádobách a na chladných, suchých a dobre vetraných miestach.

Slúži to na to, aby sa zabránilo kontaktu s vodou, pretože s ňou môže prudko reagovať a vytvárať veľké množstvo tepla až do bodu horenia blízkych horľavých materiálov.

Prášok oxidu fosforečného (v) dráždi oči a dýchacie cesty a leptá pokožku. Môže spôsobiť popáleniny očí. Pri požití spôsobuje smrteľné vnútorné popáleniny.

Referencie

1. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Anhydrid kyseliny fosforečnej. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitúmeny: upravené. Chemická modifikácia. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
3. Malishev, BW (1936). Oxid fosforečný ako rafinačné činidlo pre benzín. Industrial & Engineering Chemistry 1936, 28, 2, 190-193. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. EA (1950). Fotometrické stanovenie dostupného oxidu fosforečného vo hnojivách. Analytical Chemistry 1950, 22, 8, 1062-1063. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. a kol. (1983). Použitie oxidu fosforečného: esterifikácia organických kyselín. J. Org. Chem., 1983, 48, 3108 až 3109. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chémia. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
7. Kirk-Othmer (1994). Encyklopédia chemickej technológie. Štvrté vydanie. John Wiley a synovia.
8. Ogliari, FA a kol. (2008). Syntéza fosfátových monomérov a väzba na dentín: Esterifikačné metódy a použitie oxidu fosforečného. Journal of Dentistry, zväzok 36, vydanie 3, marec 2008, strany 171-177. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.