Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пятиокись фосфора
Пятиокись фосфора
Пятиокись фосфора
Образец пятиокиси фосфора.jpg
Имена
Другие имена
Тиокиси фосфора
Фосфор (V) оксид
Фосфорная ангидрид
тетрафосфора decaoxide
тетрафосфора decoxide
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
Номер RTECS
  • TH3945000
UNII
Характеристики
P 4 O 10
Молярная масса283,9 г моль -1
Внешностьбелый порошок
очень расплывчатый
без запаха
Плотность2,39 г / см 3
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 приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Пятиокись фосфора представляет собой химическое соединение с молекулярной формулой P 4 O 10 (общее название происходит от эмпирической формулы P 2 O 5 ). Это белое кристаллическое твердое вещество представляет собой ангидрид из фосфорной кислоты . Это мощный осушающий и обезвоживающий агент .

Структура [ править ]

Пятиокись фосфора кристаллизуется по крайней мере в четырех формах или полиморфах . Наиболее известная из них, метастабильная форма [1] (показана на рисунке), состоит из молекул P 4 O 10 . Слабые 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 каркаса P 4 O 10 напоминает адамантан с точечной группой симметрии T d . [3] Он тесно связан с соответствующим ангидридом фосфористой кислоты., П 4 О 6 . Последний лишен терминальных оксогрупп. Его плотность составляет 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, и в результате 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] метастабильной орторомбической «О» -форма (плотность 2,72 г / см 3 , температура плавления  562 ° С) принимает слоистую структуру , состоящую из взаимосвязанных P 6 O 6 колец, а не в отличие от структуры , принятой некоторыми поли силикатов. Стабильная форма - это фаза с более высокой плотностью, также орторомбическая, так называемая O 'форма. Он состоит из трехмерного каркаса плотностью 3,5 г / см 3 . [1] [5] Оставшийся полиморф представляет собой стекло или аморфную форму; это может быть получено путем сплавления любых других.

часть слоя o ′ - (P 2 O 5 ) ∞
o ′ - (P 2 O 5 ) ∞ укладка слоев

Подготовка [ править ]

P 4 O 10 получают сжиганием тетрафосфора при достаточной подаче кислорода:

Р 4 + 5 О 2 → Р 4 О 10

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

Приложения [ править ]

Пятиокись фосфора является сильнодействующим дегидратирующим агентом, на что указывает экзотермический характер его гидролиза:

P 4 O 10 + 6 H 2 O → 4 H 3 PO 4   (–177 кДж )

Однако его полезность для сушки несколько ограничена его тенденцией к образованию защитного вязкого покрытия, которое препятствует дальнейшему обезвоживанию неизрасходованным материалом. Гранулированный P 4 O 10 используется в эксикаторах .

Обладая сильной осушающей способностью, P 4 O 10 используется в органическом синтезе для обезвоживания. Наиболее важное применение - преобразование первичных амидов в нитрилы : [8]

P 4 O 10 + RC (O) NH 2 → P 4 O 9 (OH) 2 + RCN

Указанный побочный продукт P 4 O 9 (OH) 2 является идеальной формулой для неопределенных продуктов, возникающих в результате гидратации P 4 O 10 .

В качестве альтернативы, при сочетании с карбоновой кислотой результатом является соответствующий ангидрид : [9]

P 4 O 10 + RCO 2 H → P 4 O 9 (OH) 2 + [RC (O)] 2 O

«Реагент Онодера», раствор P 4 O 10 в ДМСО , используется для окисления спиртов . [10] Эта реакция напоминает окисление Сверна .

Осушающая способность P 4 O 10 достаточно сильна, чтобы преобразовать многие минеральные кислоты в их ангидриды. Примеры: HNO 3 превращается в N 2 O 5 ;  H 2 SO 4 превращается в SO 3 ;  HClO 4 превращается в Cl 2 O 7 ;  CF 3 SO 3 H превращается в (CF 3 ) 2 S 2 O 5 .

Связанные оксиды фосфора [ править ]

Между коммерчески важными P 4 O 6 и P 4 O 10 известны оксиды фосфора с промежуточной структурой. [11]

Опасности [ править ]

Сам по себе пятиокись фосфора не горюч. Как и 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 - он может вызвать серьезные ожоги глаз, кожи, слизистой оболочки и дыхательных путей даже при таких низких концентрациях, как 1 мг / м 3 . [12]

См. Также [ править ]

  • Реагент Итона

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ^ Круикшэнк, DWJ (1964). «Усовершенствования структур, содержащих связи между Si, P, S или Cl и O или N: V. P 4 O 10 ». Acta Crystallogr . 17 (6): 677–9. DOI : 10.1107 / S0365110X64001669 .
  3. ^ DEC Corbridge "Фосфор: Краткое описание его химии, биохимии и технологии" 5-е издание Elsevier: Амстердам. 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. ^ D. Stachel, I. Svoboda и H. Fuess (июнь 1995 г.). «Пятиокись фосфора при 233 К». Acta Crystallogr. C . 51 (6): 1049–1050. DOI : 10.1107 / S0108270194012126 .
  6. ^ Трелфолл, Ричард Э., (1951). История 100-летия 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. DOI : 10.1002 / 047084289X .
  9. ^ Джозеф С. Саламоне, изд. (1996). Энциклопедия полимерных материалов: С, Том 2 . CRC Press. п. 1417. ISBN 0-8493-2470-X.
  10. ^ Тидвелл, TT «Диметилсульфоксид – пятиокись фосфора» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (Эд: Л. Пакетт) 2004, J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. DOI : 10.1002 / 047084289X .
  11. ^ Luer, B .; Янсен, М. «Уточнение кристаллической структуры нонаоксида тетрафосфора, P 4 O 9 » Zeitschrift fur Kristallographie 1991, том 197, страницы 247-8.
  12. ^ Пятиокись фосфора MSDS

Внешние ссылки [ править ]