FOSFOROKSID (V): STRUKTUR, EGENSKAPER, OPPNÅELSE, BRUK, RISIKO - KJEMI - 2026

Den fosforoksyd (v) er en uorganisk, fast stoff dannet av oksygen og fosfor (P) (O). Den empiriske formelen er P ₂ O ₅ , mens den riktige molekylformelen er P ₄ O ₁₀ . Det er et veldig hygroskopisk, hvitt fast stoff, det vil si at det kan absorbere vann fra luften veldig lett, og reagere umiddelbart med det. Reaksjonen kan være farlig ettersom den forårsaker en rask temperaturøkning.

Den høye tendensen til å absorbere vann har ført til at det brukes som et tørkemiddel i kjemiske laboratorier, samt en dehydrator av noen forbindelser, det vil si for å fjerne vann fra molekylene.

Fosforoksyd (v) pulver, P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Kilde: Wikimedia Commons.

Fosforoksyd (v) brukes også for å akselerere bindingsreaksjonene til forskjellige hydrokarbonmolekyler, en reaksjon som kalles kondensasjon. I tillegg tillater det å konvertere visse organiske syrer til estere.

Det har vært brukt, for eksempel for å raffinere bensin, for å fremstille fosforsyre H ₃ PO ₄ , for å oppnå forbindelser som tjener til å forsinke brann, for å lage glass for vakuum anvendelser, blant mange andre bruksområder.

Fosforoksyd (v) må oppbevares i tett lukkede beholdere for å forhindre at det kommer i kontakt med fuktighet i luften. Det er etsende og kan skade øyne, hud og slimhinner.

Struktur

Fosforoksyd (v) består av fosfor (P) og oksygen (O), der fosfor har en valens på +5 og oksygen -2. Fosforoksydmolekylet (v) har fire fosfor og ti oksygenatomer, og det er grunnen til at den riktige molekylformelen er P ₄ O ₁₀ .

Struktur av fosforoksydmolekylet (v), P ₄ O ₁₀ . Forfatter: Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.

Det eksisterer i tre krystallinske former, som amorft pulver og i en glassaktig form (som glass). I den sekskantede krystallinske formen er hvert av de fosforatomene funnet ved toppunktene til et tetraeder.

nomenklatur

- Fosforoksyd (v)

- Fosforpentoksyd

- Diphosfor pentoxide

- Fosforpentoksyd

- Fosforsyreanhydrid

- Tetraphosfor decaoxide

Egenskaper

Fysisk tilstand

Krystallinsk hvitt fast stoff. Den vanligste formen er sekskantede krystaller.

Molekylær vekt

283,89 g / mol

Smeltepunkt

562 ºC

Sublimasjonstemperatur

360 ºC ved 1 atmosfæretrykk. Det betyr at den ved denne temperaturen går fra faststoff til gass uten å gå gjennom flytende tilstand.

tetthet

2,30 g / cm ³

løselighet

Veldig løselig i vann. Løselig i svovelsyre. Uoppløselig i aceton og ammoniakk.

Kjemiske egenskaper

Fosforoxydet (v) absorberer og reagerer med vann fra luften ekstremt raskt og danner fosforsyre H ₃ PO ₄ . Denne reaksjonen er eksoterm, noe som betyr at det produseres varme under den.

Omsetning av fosforoksyd (v) med vann for å danne fosforsyre H ₃ PO ₄ . Forfatter: Marilú Stea.

Omsetningen av P ₄ O ₁₀ med vann fører til dannelse av en blanding av fosforsyre, hvis sammensetning er avhengig av mengden av vann og betingelsene.

Reaksjonen med alkoholer fører til dannelse av estere av fosforsyre eller polymersyrer avhengig av forsøksbetingelsene.

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

Med basiske oksider danner det faste fosfater.

Det er etsende. Det kan reagere farlig med maursyre og med uorganiske baser så som natriumhydroksyd (NaOH), kalsiumoksid (CaO) eller natriumkarbonat Na ₂ CO ₃ .

Hvis en oppløsning av perklorsyre HClO ₄ og kloroform CHCI ₃ helles inn i fosfor-oksyd (v) P ₄ O ₁₀ , en voldsom eksplosjon inntreffer.

Andre egenskaper

Det er ikke brannfarlig. Det fremmer ikke forbrenning. Reaksjonen med vann er imidlertid så voldelig og eksoterm at det kan være fare for brann.

Å skaffe

Det kan fremstilles ved direkte oksidasjon av fosfor i en strøm av tørr luft. Når fosfor kommer i kontakt med overflødig oksygen, oksiderer det og danner fosforoksyd (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Tilstedeværelse i naturen

Fosfor (v) oksid finnes i mineraler som ilmenitt, rutil og zirkon.

Ilmenitt er et mineral som inneholder jern og titan og noen ganger har fosforoksyd (v) i konsentrasjoner som varierer mellom 0,04 og 0,33 vekt%. Rutil er et mineral titanoksyd og kan inneholde ca. 0,02 vekt% P ₂ O ₅ .

Zirkonsand (et mineral av elementet zirkonium) har fosforoksyd (v) i 0,05-0,39 vekt%.

applikasjoner

Som et dehydratiserings- og tørkemiddel

På grunn av sin store grådighet for vann, er det et av de mest kjente dehydratiseringsmidlene og veldig effektivt ved temperaturer under 100 ° C.

Den kan trekke ut vann fra stoffer som i seg selv regnes som dehydratiseringsmidler. For eksempel kan du fjerne vann fra svovelsyre H ₂ SO _{4 ved å} konvertere det til SO ₃ og fra salpetersyre HNO _{3 ved å} konvertere det til N ₂ O ₅ .

Dehydrering av svovelsyre med fosforoksyd (v). Forfatter: Marilú Stea.

I utgangspunktet kan den tørke alle væsker og gasser som den ikke reagerer med, slik at den gjør det mulig å fjerne spor av fuktighet fra vakuumsystemer.

I organiske kjemireaksjoner

Fosforoksyd (v) tjener til å lukke ringer av organiske forbindelser og andre kondensasjonsreaksjoner.

Det tillater forestring av organiske syrer med mulighet for å skille mellom primære alifatiske karboksylsyrer (karbonkjede uten ringer med –COOH-gruppen i den ene enden) og aromatiske syrer (–COOH-gruppe festet til benzenringen), siden sistnevnte ikke reagerer.

Det tjener også for å fjerne et molekyl av H ₂ O fra amider R (C = O) NH ₂ , og konverterer dem til nitriler R-CN. I tillegg katalyserer eller akselererer det oksygenering, dehydrogenering og polymerisasjonsreaksjoner av bitumen.

P ₄ O ₁₀ er mye brukt i organiske kjemilaboratorier. Forfatter: jdn2001cn0. Kilde: Pixabay.

I drivstoffraffinering

Siden 1930-tallet antydet visse studier at fosfor (v) oksid utøvde en raffineringsvirkning på bensin, og økte oktantallet.

Raffinerings virkningen av P ₄ O ₁₀ er hovedsakelig på grunn av kondenseringsreaksjoner (forening av forskjellige molekyler) og ikke polymerisasjon (forening av like store molekyler).

P ₄ O ₁₀ akselererer den direkte alkyleringen av aromatiske hydrokarboner med olefiner, omdannelsen av olefiner til naftener og deres partielle polymerisasjon. Alkyleringsreaksjonen øker oktantallet bensin.

På denne måten oppnås en raffinert bensin av høy kvalitet.

Noen petroleumderivater kan forbedres ved virkning av P ₄ O ₁₀ på molekylene deres. Forfatter: drpepperscott230. Kilde: Pixabay.

I forskjellige bruksområder

Fosforoksyd (v) brukes til å:

- Tilbered fosforsyre H ₃ PO ₄

- Få akrylatestere og overflateaktive stoffer

- Tilbered fosfatestere som brukes som flammehemmere, løsemidler og fortynningsmidler

- Konvertering av fosfortriklorid til fosforoksyklorid

- Laboratoriereagens

- Produser spesielle briller for vakuumrør

- Øk smeltepunktet til asfalten

- vist som en standard molekyl i bestemmelse av fosfor eller fosfater i fosfatstein, gjødningsstoffer og Portland sement, i form av P ₂ O ₅

- Forbedre bindingene mellom visse polymerer og elfenbenslaget som tennene har

Noen spesielle briller som for vakuumrør krever bruk av P ₄ O ₁₀ under fremstillingen. Tvezymer. Kilde: Wikimedia Commons.

risiko

Fosfor (v) oksyd bør oppbevares i forseglede beholdere og på kjølige, tørre, godt ventilerte steder.

Dette tjener til å forhindre at det kommer i kontakt med vann, da det kan reagere voldsomt med det og generere mye varme til det punktet å brenne brennbare materialer i nærheten.

Fosfor (v) oksydstøv er irriterende for øynene og luftveiene og etsende for huden. Kan forårsake brannskader. Ved svelging forårsaker det dødelige indre brannskader.

referanser

1. US National Library of Medicine. (2019). Fosforsyreanhydrid. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumen: endret. Kjemisk modifisering. I Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
3. Malishev, BW (1936). Fosfor Pentoxide som et raffineringsmiddel for bensin. Industriell & ingeniørkjemi 1936, 28, 2, 190-193. Gjenopprettet fra pubs.acs.org.
4. Epps, jr. EA (1950). Fotometrisk bestemmelse av tilgjengelig fosforpentoksyd i gjødsel. Analytisk kjemi 1950, 22, 8, 1062-1063. Gjenopprettet fra pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (1983). Bruk av fosforpentoksyd: Forestring av organiske syrer. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Gjenopprettet fra pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avansert uorganisk kjemi. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
7. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Fjerde utgave. John Wiley & Sons.
8. Ogliari, FA et al. (2008). Syntese av fosfatmonomerer og binding til dentin: Forestringsmetoder og bruk av fosforpentoksyd. Journal of Dentistry, bind 36, utgave 3, mars 2008, side 171-177. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.