Фосфор пентоксид

Фосфор пентоксид — хемиско соединение со молекулска формула P₄О₁₀ (името му е изведено од емпириската формула, P₂O₅). Претставува бела, кристална супстанца, која е анхидрид на фосфорната киселина. Има својство на моќен исушувач и дехидратационо средство.

Фосфор пентоксид

Фосфор пентоксид Фосфор пентоксид
Други називи Дифосфор пентоксид Фосфор(V) оксид Анхидрид на фосфорна киселина Тетрафосфор декаоксид Тетрафосфор декоксид
Назнаки
CAS-бр.	1314-56-3 Ок 16752-60-6 (P4O10) Н
ChEBI	CHEBI:37376 Ок
ChemSpider	14128 Ок
InChI InChI=1S/P6o5 /c1-11-5-12(2)8-13(3,6-11)10-14(4,7-11)9-12 Н Клуч: DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N Ок
3Д-модел (Jmol)	Слика молекуларна форма Слика кристална o′ форма
PubChem	14812
RTECS-бр.	TH3945000
SMILES O=P13OP2(=O)OP(=O)(O1)OP(=O)(O2)O3 молекуларна форма P12(=O)OP3(=O)OP4(=O)OP5(=O)OP6(=O)OP(=O)(O1)OP7(=O)OP(=O)OP(=O)OP(=O)(O2)OP(=O)OP(=O)OP(=O)(O3)OP(=O)OP(=O)OP(=O)(O4)OP(=O)OP(=O)OP(=O)(O5)OP(=O)OP(=O)OP(=O)(O6)OP(=O)OP(=O)(O7)O кристална o′ форма
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Изглед	бел прашок многу хигроскопен без мирис
Густина	2.39 г/cм3
Точка на вриење
Растворливост во вода	егзотермна хидролиза
Парен притисок	1 mmHg @ 385 °C (стабилна форма)
Опасност
NFPA 704	3 0 3 W
Безбедносен лист	MSDS
Дополнителни податоци
Ок(што е ова?)  (провери) Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Структура

Фосфор пентоксидот кристализира во најмалку четири полиморфни облици. Најпознат е метастабилниот облик,^[1] прикажан на сликата, кој е составен од молекули на P₄О₁₀. Слабите Ван дер Валсови сили ги држат молекулите заедно во шестаголна решетка (сепак, и покрај високата симетричност на молекулите, кристалното пакување не е блиско пакување^[2]). Структурата на P₄О₁₀ молекулата потсетува на молекулата на органското соединение адамантан со T_d симетрична група.^[3] Ова соединение е сродно со соодветниот анхидрид на фосфорестата киселина, P₄O₆, кое нема терминални оксо функционални групи. Густината на фосфор пентоксидот е 2,30 г/cм³, точката на вриење му е 423 °C под атмосферски притисок, а ако се загрева побрзо може да сублимира. Со брзо кондензирање на пареата на фосфор пентоксидот се добива исклучително хигроскопна цврст облик на оваа соединение.^[4]

Другите полиморфни облици на фосфор пентоксидот се полимерни, но за сите е карактеристично тоа што атомите на фосфор се врзани за тетраедар од кислородни атоми, со една P=O хемиска врска која вклучува донирање на p-орбиталните електрони на терминалниот кислород на антиврзувачките фосфор-кислород единечни врски. Макромолекуларниот облик може да се добие со загревање на соединението во запечатена цевка во рок од неколку часа и одржување на стопената маса на висока температура пред нејзино ладење до стврднување.^[4] Метастабилната орторомпска, „О“-облик (со густина од 2,72 г/cм³ и точка на топење од 562 °C), има слоевита структура, која се состои од меѓусебно поврзани P₆O₆ прстени. Стабилниот облик е фаза со поголема густина, која е исто така орторомпска, и се нарекува O' облик. Таа има густина од 3,5 г/cм³.^[1][5] Останатиот полиморфен облик е стаклест или аморфен, кој може да се добие со соединување на било кој од останатите облици.

дел од o′-(P2O5)∞ слој	сложување на o′-(P2O5)∞ слоеви

Добивање

P₄О₁₀ се добива со горење на тетрафосфор со доволна количина на кислород:

P₄ + 5 O₂ → P₄O₁₀

Во поголемиот дел од 20-от век, фосфор пентоксидот бил користен за добивање на концентрирана, чиста фосфорна киселина. Во текот на овој топлински процес, фосфор пентоксидот добиен со горење на бел фосфор бил растворуван во разредена фосфорна киселина за да се добие концентрирана фосфорна киселина. Напредокот во филтер технологијата довел до „процес на влажна фосфорна киселина“ кој го заменил топлинскиот процес, па затоа нема потреба за добивање на бел фосфор како почетен материјал.^[6]

Употреба

Фосфор пентоксидот е моќно дехидратационо средство, а неговата хидролиза е јака егзотермна реакција:

P₄O₁₀ + 6 H₂O → 4 H₃PO₄   (–177 kJ)

Сепак, неговата корисност како средство за сушење е ограничена, бидејќи има тенденција да образува заштитна вискозна обвивка која ја инхибира понатамошната дехидратација. Затоа во ексикаторите се користи зрнест облик на фосфор пентоксидот.

Поради неговата голема моќ за дехидратација, P₄O₁₀ се користи во органските синтези. Најголемата примена е за претворање на примарните амиди во нитрили:^[7]

P₄O₁₀ + RC(O)NH₂ → P₄O₉(OH)₂ + RCN

Копродуктот P₄O₉(OH)₂ е идеализирана формула за недефинирани производи кои се добиваат како резултат на хидратацијата на P₄O₁₀.

Кога се меша со карбоксилна киселина, резултатот е соодветен анхидрид:^[8]

P₄O₁₀ + RCO₂H → P₄O₉(OH)₂ + [RC(O)]₂O

Исушувачната моќ на P₄O₁₀ е доволно јака за да претвори многу неоргански киселини во нивните анхидриди. Примери се: HNO₃ се претвора во N₂O₅;  H₂SO₄ се претвора во SO₃; HClO₄ се претвора во Cl₂O₇;  CF₃SO₃H се претвора во (CF₃)₂S₂O₅.

Сродни фосфорни оксиди

Освен комерцијално важните P₄O₆ и P₄О₁₀, познати се и фосфорни оксиди со интермедијарни структури.

Опасности

Фосфор пентоксидот не е запалив. Исто како сулфур триоксидот, тој енергично реагира со вода и супстанци кои содржат вода, како дрво или памук, ослободувајќи топлина, што може да предизвика пожар. Тој е корозивен за метали и делува многу иритирачки - може да предизвика сериозни изгореници на очите, кожата, мукозната мембрана и респираторниот тракт, дури и во концентрации од 1 мг/м³.^[9]

Поврзано

• Фосфор триоксид