OXID FOSFOREČNÝ (V): STRUKTURA, VLASTNOSTI, ZÍSKÁVÁNÍ, POUŽITÍ, RIZIKA - CHEMIE - 2025

Oxid fosforečný (v) je anorganická pevná látka kyslíkem a fosforu (P) (O). Jeho empirický vzorec je P ₂ O ₅, zatímco jeho správné molekulární vzorec je P ₄ O ₁₀. Je to velmi hygroskopická bílá pevná látka, to znamená, že může velmi snadno absorbovat vodu ze vzduchu a okamžitě s ní reagovat. Reakce může být nebezpečná, protože způsobuje rychlý nárůst teploty.

Jeho vysoká tendence absorbovat vodu vedla k tomu, že byla používána jako sušicí činidlo v chemických laboratořích, jakož i jako dehydratátor některých sloučenin, to znamená k eliminaci vody z jejích molekul.

Fosfor oxid (v) prášek, P ₄ O ₁₀. LHcheM. Zdroj: Wikimedia Commons.

Oxid fosforu (v) se také používá k urychlení vazebných reakcí různých uhlovodíkových molekul, což je reakce zvaná kondenzace. Kromě toho umožňuje přeměnu některých organických kyselin na estery.

To se používá například pro upřesnění benzinu, pro přípravu kyseliny fosforečné H ₃ PO ₄, pro získání sloučenin, které slouží k zpomalovat šíření ohně, aby se sklo pro vakuové aplikace, mezi mnoho jiných použití.

Oxid fosforečný (v) musí být uchováván v těsně uzavřených nádobách, aby se zabránilo kontaktu s vlhkostí vzduchu. Je žíravý a může poškodit oči, pokožku a sliznice.

Struktura

Oxid fosforečný (v) je tvořen fosforem (P) a kyslíkem (O), kde fosfor má valenci +5 a kyslík -2. Molekula oxid fosforečný (v) má čtyři fosfor a deset atomů kyslíku, a to je důvod, proč jeho správné molekulární vzorec je P ₄ O ₁₀.

Struktura fosforu oxidu molekuly (v), P ₄ O ₁₀. Autor: Benjah-bmm27. Zdroj: Wikimedia Commons.

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

Nomenklatura

- Oxid fosforečný (v)

- Oxid fosforečný

- Oxid fosforečný

- Oxid fosforečný

- Anhydrid kyseliny fosforečné

- Tetraphosphorus decaoxide

Vlastnosti

Fyzický stav

Krystalická bílá pevná látka. Nejběžnější forma je forma hexagonálních krystalů.

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 pevného na plyn, aniž by procházel kapalným stavem.

Hustota

2,30 g / cm ³

Rozpustnost

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

Chemické vlastnosti

Oxid fosforečný (v) absorbuje a reaguje s vodou ze vzduchu velmi rychle, které tvoří kyselina fosforečná H ₃ PO ₄. Tato reakce je exotermická, což znamená, že během ní vzniká teplo.

Reakce oxidu fosforu (V), s vodou za vzniku kyseliny fosforečné H ₃ PO ₄. Autor: Marilú Stea.

Reakce P ₄ O ₁₀ s vodou vede ke vzniku směsi kyseliny fosforečné, jejichž složení závisí na množství vody a podmínek.

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

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

S bazickými oxidy tvoří pevné fosfáty.

Je žíravý. To může nebezpečně reagovat s kyselinou mravenčí a s anorganickými bázemi, jako je hydroxid sodný (NaOH), oxidu vápenatého (CaO) nebo uhličitan sodný Na ₂ CO ₃.

Pokud se roztok kyseliny chloristé HClO ₄ a chloroformu CHCl ₃ se nalije do oxidu fosforu (V), P ₄ O ₁₀, dochází k prudké explozi.

Další vlastnosti

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

Získání

Lze jej připravit přímou oxidací fosforu v proudu suchého vzduchu. Když fosfor přijde do kontaktu s přebytečným kyslíkem, oxiduje za vzniku oxidu fosforečného (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Přítomnost v přírodě

Oxid fosforitý (v) se nachází v minerálech, jako je ilmenit, rutil a zirkon.

Ilmenit je minerál, který obsahuje železo a titan a někdy má oxid fosforečný (v) v koncentracích, které se pohybují mezi 0,04 a 0,33% hmotnosti. Rutil je minerální oxid titaničitý a mohou obsahovat asi 0,02% hmotnostních P ₂ O ₅.

Písky zirkony (minerál prvku zirkonium) mají oxid fosforečný (v) v 0,05 až 0,39% hmotnostních.

Aplikace

Jako dehydratační a sušící činidlo

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

Může extrahovat vodu z látek, které jsou samy o sobě považovány za dehydratační látky. Například lze odstranit vodu z kyseliny sírové H ₂ SO _{4 tím,} převedením SO ₃ a z kyseliny dusičné HNO _{3 pomocí} převedením na N ₂ O ₅.

Dehydratace kyseliny sírové oxidem fosforečným (v). Autor: Marilú Stea.

V podstatě může 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 připojenými k benzenovému kruhu), protože ty nereagují.

To také slouží k odstranění molekulu H ₂ O z amidů R (C = O) NH ₂, a převádí je na nitrily R-CN. Kromě toho katalyzuje nebo urychluje okysličení, dehydrogenaci a polymeraci bitumenu.

P ₄ O ₁₀ je široce používán v laboratořích organické chemie. Autor: jdn2001cn0. Zdroj: Pixabay.

Při rafinaci paliva

Od třicátých let některé studie naznačovaly, že oxid fosforečný (v) vyvíjel rafinační účinek na benzín a zvyšoval jeho oktanové číslo.

Rafinační účinek P ₄ O ₁₀ je zejména v důsledku kondenzačních reakcí (spojení různých molekul) a ne polymerace (svazek stejných molekul).

P ₄ O ₁₀ urychluje přímou alkylaci aromatických uhlovodíků olefiny, přeměnu olefinů na nafteny a jejich částečnou polymeraci. Alkylační reakce zvyšuje oktanové číslo benzinu.

Tímto způsobem se získá vysoce kvalitní rafinovaný benzín.

Některé ropné deriváty lze zlepšit působením P ₄ O ₁₀ na jejich molekuly. Autor: drpepperscott230. Zdroj: Pixabay.

V různých aplikacích

Oxid fosforečný (v) se používá k:

- Připraví se kyselina fosforečná H ₃ PO ₄

- Získat akrylátové estery a povrchově aktivní látky

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

- Přeměna chloridu fosforitého na oxychlorid fosforečný

- Laboratorní činidlo

- Výroba speciálních brýlí pro vakuové trubice

- Zvyšte bod tání asfaltu

- slouží jako standardní molekula pro stanovení fosforu nebo fosfátů ve fosfátové hornině, hnojivech a portlandském cementu, ve formě P ₂ O ₅

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

Některá speciální skla, jako jsou např. Pro vakuové trubice, vyžadují během výroby použití P ₄ O ₁₀. Tvezymer. Zdroj: Wikimedia Commons.

Rizika

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

Slouží k tomu, aby se zabránilo kontaktu s vodou, protože s ní může prudce reagovat a vytvářet velké množství tepla až do bodu hoření blízkých hořlavých materiálů.

Prach z oxidu fosforečného (v) dráždí oči a dýchací cesty a leptá pokožku. Může způsobit popálení očí. Při požití způsobuje fatální vnitřní popáleniny.

Reference

1. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Anhydrid kyseliny fosforečné. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumeny: Upraveno. Chemická modifikace. V encyklopedii materiálů: Věda a technologie. Obnoveno z sciposedirect.com.
3. Malishev, BW (1936). Oxid fosforečný jako rafinační činidlo pro benzín. Industrial & Engineering Chemistry 1936, 28, 2, 190-193. Obnoveno z pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. EA (1950). Fotometrické stanovení dostupného oxidu fosforečného ve 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 až 3109. Obnoveno z pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
7. Kirk-Othmer (1994). Encyklopedie chemické technologie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
8. Ogliari, FA a kol. (2008). Syntéza fosfátových monomerů a vazba na dentin: Esterifikační metody a použití oxidu fosforečného. Journal of Dentistry, Svazek 36, 3. vydání, březen 2008, strany 171-177. Obnoveno z sciposedirect.com.