FOSFORA OKSĪDS (V): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, IEGŪŠANA, LIETOJUMS, RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Fosfora oksīds (v) ir neorganisks ciets ar skābekli un fosfora veidojas (P) (O). Tā empīriskā formula ir P ₂ O ₅ , bet pareizā molekulārā formula ir P ₄ O ₁₀ . Tā ir ļoti higroskopiska balta cieta viela, tas ir, tā ļoti viegli absorbē ūdeni no gaisa, nekavējoties reaģējot ar to. Reakcija var būt bīstama, jo izraisa strauju temperatūras paaugstināšanos.

Tā lielā tendence absorbēt ūdeni ir novedusi pie tā, ka to izmanto kā žāvēšanas līdzekli ķīmiskās laboratorijās, kā arī dažu savienojumu atūdeņotājam, tas ir, ūdens izvadīšanai no tā molekulām.

Fosfora oksīda (v) pulveris, P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Avots: Wikimedia Commons.

Fosfora oksīdu (v) izmanto arī, lai paātrinātu dažādu ogļūdeņražu molekulu saistīšanās reakcijas, reakciju, ko sauc par kondensāciju. Turklāt tas ļauj pārveidot noteiktas organiskās skābes esteros.

To izmanto, piemēram, benzīna attīrīšanai, fosforskābes H ₃ PO ₄ pagatavošanai , savienojumu iegūšanai, kas kalpo uguns aizkavēšanai, stikla ražošanai vakuuma lietojumos, kā arī daudzos citos gadījumos.

Fosfora oksīds (v) jāuzglabā cieši noslēgtos traukos, lai tas nesaskartos ar mitrumu gaisā. Tas ir kodīgs un var sabojāt acis, ādu un gļotādas.

Uzbūve

Fosfora oksīdu (v) veido fosfors (P) un skābeklis (O), kur fosfora valence ir +5 un skābekļa -2. Fosfora oksīda molekulā (v) ir četri fosfora un desmit skābekļa atomi, un tāpēc tās pareizā molekulārā formula ir P ₄ O ₁₀ .

Fosfora oksīda molekulas struktūra (v), P ₄ O ₁₀ . Autors: Benjah-bmm27. Avots: Wikimedia Commons.

Tas pastāv trīs kristāliskās formās kā amorfs pulveris un stiklveida formā (kā stikls). Sešstūra kristāliskā formā katrs no fosfora atomiem ir atrodams tetraedra virsotnēs.

Nomenklatūra

- fosfora oksīds (v)

- fosfora pentoksīds

- difosfora pentoksīds

- fosfora pentoksīds

- fosfora anhidrīds

- tetrafosfora dekaoksīds

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Kristāliski balta cieta viela. Visizplatītākā forma ir sešstūru kristāli.

Molekulārais svars

283,89 g / mol

Kušanas punkts

562 ºC

Sublimācijas temperatūra

360 ºC pie 1 atmosfēras spiediena. Tas nozīmē, ka šajā temperatūrā tas pāriet no cietas vielas līdz gāzei, neiziet cauri šķidrajam stāvoklim.

Blīvums

2,30 g / cm ³

Šķīdība

Ļoti labi šķīst ūdenī. Šķīst sērskābē. Nešķīst acetonā un amonjakā.

Ķīmiskās īpašības

Fosfora oksīds (v) ārkārtīgi ātri absorbē un reaģē ar ūdeni no gaisa, veidojot fosforskābi H ₃ PO ₄ . Šī reakcija ir eksotermiska, kas nozīmē, ka tās laikā rodas siltums.

Fosfora oksīda (v) reakcija ar ūdeni, veidojot fosforskābi H ₃ PO ₄ . Autors: Marilú Stea.

P ₄ O ₁₀ reakcija ar ūdeni noved pie fosforskābju maisījuma veidošanās, kura sastāvs ir atkarīgs no ūdens daudzuma un apstākļiem.

Reakcija ar spirtiem noved pie fosforskābes vai polimērskābju esteru veidošanās atkarībā no eksperimentālajiem apstākļiem.

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

Ar pamata oksīdiem tas veido cietus fosfātus.

Tas ir kodīgs. Tas var bīstami reaģēt ar skudrskābi un ar neorganiskām bāzēm, piemēram, nātrija hidroksīdu (NaOH), kalcija oksīdu (CaO) vai nātrija karbonātu Na ₂ CO ₃ .

Ja fosfora oksīdā (v) P ₄ O ₁₀ ielej perhlorskābes HClO ₄ un hloroforma CHCl ₃ šķīdumu, notiek spēcīgs sprādziens.

Citas īpašības

Tas nav viegli uzliesmojošs. Tas neveicina degšanu. Tomēr tā reakcija ar ūdeni ir tik vardarbīga un eksotermiska, ka var būt ugunsgrēka risks.

Iegūšana

To var pagatavot ar tiešu fosfora oksidēšanu sausa gaisa plūsmā. Kad fosfors nonāk saskarē ar skābekļa pārpalikumu, tas oksidējas, veidojot fosfora oksīdu (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Klātbūtne dabā

Fosfora (v) oksīds ir atrodams tādos minerālos kā ilmenīts, rutilais un cirkons.

Ilmenīts ir minerāls, kas satur dzelzi un titānu un dažreiz satur fosfora oksīdu (v) koncentrācijās, kas svārstās no 0,04 līdz 0,33 svara%. Rutila ir titāna oksīda minerāls un tajā var būt apmēram 0,02% no svara P ₂ O ₅ .

Cirkonu smiltīs (cirkonija elementa minerāls) ir fosfora oksīds (v) 0,05–0,39 svara%.

Lietojumprogrammas

Kā dehidrējošs un žāvējošs līdzeklis

Sakarā ar lielo alkatību pret ūdeni, tas ir viens no pazīstamākajiem dehidrējošiem līdzekļiem un ļoti efektīvs temperatūrā zem 100 ° C.

Tas var iegūt ūdeni no vielām, kuras pašas uzskata par dehidrējošām vielām. Piemēram, jūs varat noņemt ūdeni no sērskābes H ₂ SO _4, pārveidojot to par SO _3, un no slāpekļskābes HNO _3, pārveidojot to par N ₂ O ₅ .

Sērskābes dehidrēšana ar fosfora oksīdu (v). Autors: Marilú Stea.

Pamatā tas var izžūt visus tos šķidrumus un gāzes, ar kuriem tas nereaģē, tāpēc tas ļauj noņemt mitruma pēdas no vakuuma sistēmām.

Organiskās ķīmijas reakcijās

Fosfora oksīds (v) kalpo organisko savienojumu gredzenu un citu kondensācijas reakciju aizvēršanai.

Tas dod iespēju esterificēt organiskās skābes ar iespēju atšķirt primārās alifātiskās karbonskābes (oglekļa ķēde bez gredzeniem ar –COOH grupu vienā galā) un aromātiskajām skābēm (–COOH grupa, kas pievienota benzola gredzenam), jo pēdējie nereaģē.

Tas kalpo arī H ₂ O molekulas noņemšanai no amīdiem R (C = O) NH ₂ un pārvērš tos nitriļos R-CN. Turklāt tas katalizē vai paātrina bitumena oksigenācijas, dehidrogenēšanas un polimerizācijas reakcijas.

P ₄ O ₁₀ plaši izmanto organiskās ķīmijas laboratorijās. Autors: jdn2001cn0. Avots: Pixabay.

Degvielas rafinēšanā

Kopš 20. gadsimta 30. gadu desmitiem daži pētījumi liecina, ka fosfora (v) oksīds attīra benzīnu, palielinot tā oktānskaitli.

P ₄ O ₁₀ rafinēšanas darbība galvenokārt notiek kondensācijas reakciju (dažādu molekulu savienojumu), nevis polimerizācijas (vienlīdzīgu molekulu savienības) dēļ.

P ₄ O ₁₀ paātrina aromātisko ogļūdeņražu tiešu alkilēšanu ar olefīniem, olefīnu pārvēršanu naftēnos un to daļēju polimerizāciju. Alkilēšanas reakcija palielina benzīna oktānskaitli.

Šādā veidā tiek iegūts augstas kvalitātes rafinēts benzīns.

Dažus naftas atvasinājumus var uzlabot, iedarbojoties ar P ₄ O ₁₀ uz to molekulām. Autors: drpepperscott230. Avots: Pixabay.

Dažādās lietojumprogrammās

Fosfora oksīdu (v) izmanto, lai:

- Sagatavo fosforskābi H ₃ PO ₄

- Iegūstiet akrilāta esterus un virsmaktīvās vielas

- Sagatavojiet fosfātu esterus, ko izmanto kā antipirēnus, šķīdinātājus un atšķaidītājus

- Fosfora trihlorīda pārvēršana fosfora oksihlorīdā

- laboratorijas reaģents

- īpašu stiklu izgatavošana vakuuma caurulēm

- Palieliniet asfalta kušanas temperatūru

- kalpo kā standarta molekula fosfora vai fosfātu noteikšanai fosfātu iežos, mēslošanas līdzekļos un portlandcementā P ₂ O _{5 formā}

- Uzlabot saites starp noteiktiem polimēriem un ziloņkaula slāni, kas ir zobiem

Dažiem īpašiem stikliem, piemēram, vakuuma mēģenēm , to izgatavošanas laikā ir jāizmanto P ₄ O ₁₀ . Tvezymer. Avots: Wikimedia Commons.

Riski

Fosfora (v) oksīds jāuzglabā noslēgtos traukos un vēsās, sausās, labi vēdināmās vietās.

Tas kalpo tam, lai novērstu tā nonākšanu saskarē ar ūdeni, jo tas var ar to vardarbīgi reaģēt, izdalot daudz siltuma, līdz vietai degošu materiālu sadedzināšanai.

Fosfora (v) oksīda putekļi ir kairinošs acīm un elpošanas ceļiem un kodīgs ādai. Var izraisīt acu apdegumus. Norijot, tas izraisa letālu iekšēju apdegumu.

Atsauces

1. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Fosfora anhidrīds. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumeni: modificēti. Ķīmiskās modifikācijas. Materiālu enciklopēdijā: Zinātne un tehnoloģija. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
3. Mališevs, BW (1936). Fosfora pentoksīds kā benzīna rafinēšanas līdzeklis. Rūpnieciskā un inženierzinātņu ķīmija 1936., 28., 2., 190.-193. Atgūts no pubs.acs.org.
4. Epps, Dž. EA (1950). Mēslošanas līdzekļos pieejamā fosfora pentoksīda fotometriskā noteikšana. Analītiskā ķīmija, 1950, 22, 8, 1062-1063. Atgūts no pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (1983). Fosfora pentoksīda izmantošana: organisko skābju esterifikācija. J. Orgs. Chem., 1983, 48, 3108-3109. Atgūts no pubs.acs.org.
6. Kokvilna, F. Alberts un Vilkinsons, Džefrijs. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
7. Kirk-Othmer (1994). Ķīmiskās tehnoloģijas enciklopēdija. Ceturtais izdevums. Džons Vilijs un dēli.
8. Ogliari, FA et al. (2008). Fosfātu monomēru sintēze un saistīšana ar dentīnu: esterifikācijas metodes un fosfora pentoksīda izmantošana. Zobārstniecības žurnāls, 36. sējums, 3. izdevums, 2008. gada marts, 171. – 177. Lpp. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.