Struktura oxidu fosforečného (v), vlastnosti, získávání, použití, rizika

The oxid fosforečný (v) Je to anorganická pevná látka tvořená fosforem (P) a kyslíkem (O). Jeho empirický vzorec je P_dvaNEBO₅, zatímco jeho správný molekulární vzorec je P₄NEBO₁₀. Je to velmi hygroskopická bílá pevná látka, to znamená, že dokáže velmi snadno absorbovat vodu ze vzduchu a okamžitě s ní reagovat. Reakce může být nebezpečná, protože způsobuje rychlé zvýšení teploty.

Jeho vysoká tendence absorbovat vodu způsobila, že se používá jako sušicí prostředek v chemických laboratořích, stejně jako dehydratátor některých sloučenin, tj. K odstranění vody z jeho molekul..

Oxid fosforečný (v) se také používá k urychlení vazebných reakcí různých molekul uhlovodíků, což je reakce zvaná kondenzace. Kromě toho umožňuje přeměnit určité organické kyseliny na estery.

Používá se například k rafinaci benzínu, k přípravě kyseliny fosforečné H.₃PO₄, k získání sloučenin, které slouží k zpomalení ohně, k výrobě skla pro vakuové aplikace, mezi mnoha jinými použitími.

Oxid fosforečný (v) by měl být uchováván v těsně uzavřených nádobách, aby se zabránilo jeho kontaktu s vlhkostí ve vzduchu. Je žíravý a může poškodit oči, kůži a sliznice..

Rejstřík článků

• 1 Struktura
• 2 Názvosloví
• 3 Vlastnosti
  • 3.1 Fyzický stav
  • 3,2 Molekulová hmotnost
  • 3.3 Teplota tání
  • 3.4 Teplota sublimace
  • 3.5 Hustota
  • 3.6 Rozpustnost
  • 3.7 Chemické vlastnosti
  • 3.8 Další vlastnosti
• 4 Získání
  • 4.1 Přítomnost v přírodě
• 5 použití
  • 5.1 Jako dehydratační a sušicí prostředek
  • 5.2 V reakcích organické chemie
  • 5.3 Při rafinaci paliva
  • 5.4 V různých aplikacích
• 6 Rizika
• 7 Reference

Struktura

Oxid fosforečný (v) je tvořen fosforem (P) a kyslíkem (O), přičemž fosfor má valenci +5 a kyslík -2. Molekula oxidu fosforu (v) má čtyři fosfor a deset atomů kyslíku, a proto má správný molekulární vzorec P₄NEBO₁₀.

Existuje ve třech krystalických formách, jako amorfní prášek a ve formě sklivce (jako sklo). V hexagonální krystalické formě se každý z atomů fosforu nachází na vrcholech čtyřstěnu..

Nomenklatura

- Oxid fosforečný (v)

- Oxid fosforečný

- Oxid difosforečný

- Oxid fosforečný

- Anhydrid kyseliny fosforečné

- Tetraposforečný dekaoxid

Vlastnosti

Fyzický stav

Krystalická bílá pevná látka. Nejběžnější formou jsou hexagonální krystaly.

Molekulární váha

283,89 g / mol

Bod tání

562 ° C

Teplota sublimace

360 ° C při tlaku 1 atmosféry. To znamená, že při této teplotě přechází z pevné látky na plyn, aniž by procházel kapalným stavem.

Hustota

2,30 g / cm³

Rozpustnost

Velmi dobře rozpustný ve vodě. Rozpustný v kyselině sírové. Nerozpustný v acetonu a amoniaku.

Chemické vlastnosti

Oxid fosforečný (v) absorbuje a reaguje s vodou ve vzduchu extrémně rychle a vytváří kyselinu fosforečnou H₃PO₄. Tato reakce je exotermická, což znamená, že během reakce se vytváří teplo..

Reakce P.₄NEBO₁₀ s vodou vede k tvorbě směsi kyselin fosforečných, jejichž složení závisí na množství vody a podmínkách.

Reakce s alkoholy vede v závislosti na experimentálních podmínkách k tvorbě esterů kyseliny fosforečné nebo polymerních kyselin..

P₄NEBO₁₀ + 6 ROH → 2 (RO)_dvaPO.OH + 2 RO.PO (OH)_dva

S bazickými oxidy tvoří pevné fosfáty.

Je korozivní. Může nebezpečně reagovat s kyselinou mravenčí a anorganickými zásadami, jako je hydroxid sodný (NaOH), oxid vápenatý (CaO) nebo uhličitan sodný Na_dvaCO₃.

Pokud nalijete roztok kyseliny chloristé HClO₄ a chloroform CHCI₃ v oxidu fosforitém (v) P₄NEBO₁₀ dojde k prudkému výbuchu.

Další vlastnosti

Není hořlavý. Nepodporuje spalování. Jeho reakce s vodou je však tak prudká a exotermická, že může existovat riziko požáru..

Získávání

Může být připraven přímou oxidací fosforu v proudu suchého vzduchu. Fosfor při kontaktu s přebytečným kyslíkem oxiduje za vzniku oxidu fosforečného (v).

P₄ + 5 O._dva → P₄NEBO₁₀

Přítomnost v přírodě

Oxid fosforečný se nachází v minerálech, jako je ilmenit, rutil a zirkon.

Ilmenit je minerál, který obsahuje železo a titan a někdy obsahuje oxid fosforečný v koncentracích, které se pohybují mezi 0,04 a 0,33% hmotnostními. Rutil je minerál oxidu titaničitého a může obsahovat asi 0,02% hmotnostních P_dvaNEBO₅.

Zirkonové písky (minerál prvku zirkonia) mají oxid fosforitý (v) v 0,05-0,39% hmotnostních.

Aplikace

Jako dehydratační a sušicí prostředek

Díky své velké chamtivosti po vodě je jedním z nejznámějších dehydratačních činidel a je velmi účinný při teplotách pod 100 ° C..

Může extrahovat vodu z látek, které jsou samy považovány za dehydratační látky. Můžete například odstranit vodu z kyseliny sírové H._dvaSW₄ přeměnit to na SO₃ a kyselina dusičná HNO₃ přeměnit to na N_dvaNEBO₅.

V zásadě dokáže vysušit všechny kapaliny a plyny, se kterými nereaguje, takže umožňuje odstranit stopy vlhkosti z vakuových systémů.

V reakcích organické chemie

Oxid fosforečný (v) slouží k uzavření kruhů organických sloučenin a dalších kondenzačních reakcí.

Umožňuje esterifikaci organických kyselin s možností rozlišení mezi primárními alifatickými karboxylovými kyselinami (uhlíkový řetězec bez kruhů se skupinou -COOH na jednom konci) a aromatickými kyselinami (skupina -COOH připojená k benzenovému kruhu), protože tyto nereagují.

Slouží také k odstranění molekuly H_dvaO amidů R (C = O) NH_dva a převádí je na R-CN nitrily. Kromě toho katalyzuje nebo urychluje okysličovací, dehydrogenační a polymerační reakce bitumenu.

Při rafinaci paliva

Od 30. let 20. století některé studie ukázaly, že oxid fosforečný (v) oxid vyvíjí rafinační účinek na benzín a zvyšuje jeho oktanové číslo.

Rafinace P₄NEBO₁₀ je to hlavně kvůli kondenzačním reakcím (spojení různých molekul) a ne polymeraci (spojení stejných molekul).

Str₄NEBO₁₀ urychluje přímou alkylaci aromatických uhlovodíků s olefiny, přeměnu olefinů na nafteny a jejich částečnou polymeraci. Alkylační reakce zvyšuje oktanové číslo benzínu.

Tímto způsobem se získá vysoce kvalitní rafinovaný benzín.

V různých aplikacích

Oxid fosforečný (v) se používá k:

- Připraví se kyselina fosforečná H₃PO₄

- Získejte akrylátové estery a povrchově aktivní látky

- Připravte si fosfátové estery, které se používají jako retardéry hoření, rozpouštědla a ředidla

- Konverze chloridu fosforitého na oxychlorid fosforečný

- Laboratorní činidlo

- Výroba speciálního skla pro vakuové trubice

- Zvyšte bod tání asfaltu

- Slouží jako standardní molekula při stanovení fosforu nebo fosforečnanů ve fosfátové hornině, hnojivech a portlandském cementu ve formě P_dvaNEBO₅

- Zlepšete vazby mezi určitými polymery a slonovinovou vrstvou, kterou mají zuby

Rizika

Oxid fosforečný by měl být skladován v uzavřených nádobách a na chladných, suchých a dobře větraných místech.

To slouží k zabránění kontaktu s vodou, protože s ní může prudce reagovat a generovat velké množství tepla až do bodu, kdy spálí blízké materiály, které jsou hořlavé..

Prach z oxidu fosforečného dráždí oči a dýchací cesty a leptá pokožku. Může způsobit popáleniny očí. Požití způsobuje smrtelné vnitřní popáleniny.

Reference

1. NÁS. Národní lékařská knihovna. (2019). Anhydrid kyseliny fosforečné. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumeny: Upraveno. Chemická modifikace. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Obnoveno ze sciencedirect.com.
3. Malishev, B.W. (1936). Oxid fosforečný jako rafinační činidlo pro benzín. Průmyslová a inženýrská chemie 1936, 28, 2, 190-193. Obnoveno z pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. E.A. (1950). Fotometrické stanovení dostupného oxidu fosforečného v hnojivech. Analytical Chemistry 1950, 22, 8, 1062-1063. Obnoveno z pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. a kol. (1983). Použití oxidu fosforečného: Esterifikace organických kyselin. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108 - 3109. Obnoveno z pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley & Sons.
7. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Čtvrté vydání. John Wiley & Sons.
8. Ogliari, F.A. et al. (2008). Syntéza fosfátových monomerů a vazba na dentin: Metody esterifikace a použití oxidu fosforečného. Journal of Dentistry, svazek 36, číslo 3, březen 2008, strany 171-177. Obnoveno ze sciencedirect.com.