Fosfor-pentoksid
Fosfor-pentoksid je hemijski spoj sa moleculskom formulom P4O10, sa uobičajenim nazivom koji potiče iz empirijske formule, P2O5. Ova bijela, kristalna, čvrsta tvar je anhidrid fosforne kiseline. Moćan je desikant (isušivač) i dehidracijski agens.
| Fosfor-pentoksid | |
|---|---|
   | |
| Općenito | |
| Hemijski spoj | Fosfor-pentoksid |
| Druga imena | Difosphor pentoksid Fosfor(V) oksid Fosforni anhidride Tetrafosforni dekaoksid Tetrafosfor-dekoksid |
| Molekularna formula | P4O10 |
| CAS registarski broj | 16752-60-6&rn=1 1314-56-3 16752-60-6 |
| SMILES | O=P13OP2(=O)OP(=O)(O1)OP(=O)(O2)O3 |
| InChI | 1S/P4O10/c1-11-5-12(2)8-13(3,6-11)10-14(4,7-11)9-12 |
| Kratki opis | white powder very deliquescent pungent odour |
| Osobine1 | |
| Molarna masa | 283,886 g mol−1 |
| Gustoća | 2,39 g/cm3 |
| Tačka topljenja | Sublimira |
| Tačka ključanja | 360 |
| Pritisak pare | 1 mmHg @ 385 °C (stabilna forma) |
| Rastvorljivost | Egzotermna hidroliza |
| Rizičnost | |
| NFPA 704 |  1
3
3
|
| 1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima. | |
Struktura
urediFosfor pentokside kristalizira u najmanje četiri oblika ili polimorfa. Najpoznatiji je jedan, metastabilni oblik, prikazan na slici, koji se sastoji od molekula P4O10. Slabe van der Waalsove sile održavaju ih zajedno i šestougaonoj rešetki. Međutim, nasuprot visokoj simetriji molekula, kristalno pakovanje nije blizu tome.[1]). Struktura P4O10 kaveza podsjeća na adamantan sa Td grupom simetrijske tačke.[2] Blisko je srodan sa odgovarajućim anhidridom P4O6. Kasnije gubi terminalne okso grupe. Gustina mu je 2,30 g/cm3,a ključa na 423 °C, pod atmosferskim pritiskom. Ako se brže zagrijava prelazi u sublimat. Ovaj oblik može nastati i kondenzacijom pare fosfor-prntoksida, što rezultira u krajnje higroskopnu čvrstu tvar.[3]
Drugi polimorfi su polimerni, ali u svakom slučaju, atomi fosfora su vezani za četverougaoni atoma kisika, od kojih jedan formira terminalnu P=O vezu, uključujući doniranje p-orbitalni elektrona terminalnog kisika na antiveznu jednostruku vezu. Makromolekulske forme mogu se dobiti zagrijavanjem kompleksa u zatvorenoj cijevi, na nekoliko sati i održavanje topljenja na visokoj temperaturi prije hlađenja otopljene mase i njenog stvrdnjavanja.[3] Metastabilna ortorombna, "O"-forma (gustina= 2,72 g/cm3, tačka topljenja 562 °C), dobija slojevitu strukturu koja sadrži međusobno povezane prstenove P6O6, ne liči na strukturu nekih polisilikata. Stabilna forma je faza veće gustine i također ortorhombna, zvana O' forma. Ona sadrži 3-dimenzijski okvir, gustine 3,5 g/cm3.[4] Preostali polimorf je staklo ili amorfni oblik; može nastati spajanjem bilo kojeg od ostalih.
 |
 |
Dobijanje
urediP4O10 se dobija sagorijevanjem elementarnog fosfora, sa dovoljnom količinom zraka:
- P4 + 5 O2 → P4O10.
U većem dijelu 20. stoljeća, fosfor pentoksid je korišten za dobijanje koncentrirane čiste fosforne kiseline. U termo procesu, fosfor pentoksid je dobijan spaljivanjem bijelog fosfora koji je raspušten u razblaženoj fosfornoj kiselini za proizvodnju koncentrirane kiseline.[5] Poboljšanja u tehnologiji filtriranja dovodi do "procesa mokre fosforne kiseline" koji prevazilazi termalni proces, izbegavajući potrebu da se proizvede alotropski modificirani bijeli fosfor kao polazni materijal.[6] Dehidracija fosforne kiseline za dobijanje fosfor-pentoksida nije moguća kao nii zagrijavanjem metafosforne kiselinekoja bi prokuhala bez gubitka sve sopstvene vode.
Primjena
urediFosfor pentoksid je snažan dehidracijski agens, što uključuje egzotermnu prirodu njegove hidrolize:
- P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4 (–177 kJ).
Međutim, njegova primjena uz sušenje je ograničena njehovom sklonošću da formira zaštitni premaz koji sprečava daljnju dehidraciju neutrošenih materijala. Zrnasti oblici P4O10 se upotrebljavaju kao desikanti.
U skladu sa snažnomm moći isušivanja, P4O10 se upotrebljava za dehidraciju u organskim sintezama. Najvažnija primjena ovog spoja je u pretvaranju primarnih amida u nitrile:[7]
- P4O10 + RC(O)NH2 → P4O9(OH)2 + RCN.
Označeni proizvod P4O9(OH)2 je idealizirana formula za nedefinirani produkt koji nastaje od hidratacije P4O10. Alternativno, kada je kombiniran sa karboksilnom kiselinom, rezultat je odgovarajući anhidrid:[8]
- P4O10 + RCO2H → P4O9(OH)2 + [RC(O)]2O.
"Onodera reagens", otopina P4O10 u DMSO, upotrebljava se za oksidaciju alkohola.[9] This reaction is reminiscent of the Swern oxidation.
Desikantna snaga (sredstva za isušivanje) P4O10 je dovoljno jaka da pretvori mnoge mineralne kiseline u njihove anhidride.
Srodni fosforni oksidi
urediMeđu komercijalno značajnim fosfornim oksidima je P4O6 and P4O10, koji je poznat po strukturama međuproizvoda.[10]
Rizici
urediFosfor-pentoksid nije zapaljiv. Reagira snažno s vodom i vodom koja sadrži tvari kao što su drvo ili pamuk, oslobađajući puno topline, pa može čak izazvati i požar. Nagriza metale i vrlo je iritantan – što može izazvati teške opekotine očiju, kože, sluznice i respiratornog trakta čak i pri koncentracijama koje su oko 1 mg/m3.[11]
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ Cruickshank, D.W.J. (1964). "Refinements of Structures Containing Bonds between Si, P, S or Cl and O or N: V. P4O10". Acta Crystallogr. 17 (6): 677–9. doi:10.1107/S0365110X64001669.
- ^ D. E. C. Corbridge "Phosphorus: An Outline of its Chemistry, Biochemistry, and Technology" 5th Edition Elsevier: Amsterdam. ISBN 0-444-89307-5.
- ^ a b .Catherine E. Housecroft; Alan G. Sharpe (2008). "Chapter 15: The group 15 elements". Inorganic Chemistry, 3rd Edition. Pearson. str. 473. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ D. Stachel, I. Svoboda and H. Fuess (juni 1995). "Phosphorus Pentoxide at 233 K". Acta Crystallogr. C. 51 (6): 1049–1050. doi:10.1107/S0108270194012126.
- ^ Threlfall, Richard E., (1951). The story of 100 years of Phosphorus Making: 1851 - 1951. Oldbury: Albright & Wilson Ltd
- ^ Podger, Hugh (2002). Albright & Wilson: The Last 50 Years. Studley: Brewin Books. ISBN 1-85858-223-7
- ^ Meier, M. S. "Phosphorus(V) Oxide" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289.
- ^ Joseph C. Salamone, ured. (1996). Polymeric materials encyclopedia: C, Volume 2. CRC Press. str. 1417. ISBN 0-8493-2470-X.
- ^ Tidwell, T. T. "Dimethyl Sulfoxide–Phosphorus Pentoxide" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289.
- ^ Luer, B.; Jansen, M. "Crystal Structure Refinement of Tetraphosphorus Nonaoxide, P4O9" Zeitschrift fur Kristallographie 1991, volume 197, pages 247-8.
- ^ Phosphorus pentoxide MSDS
Vanjski linkovi
uredi- OSHA Arhivirano 5. 3. 2016. na Wayback Machine
- Spec sheet
- Definition
- Website of the Technische Universität Darmstadt and the CEEP about Phosphorus Recovery
