Fosforoxide (v) structuur, eigenschappen, verkrijging, gebruik, risico's

De fosforoxide (v) Het is een anorganische vaste stof gevormd door fosfor (P) en zuurstof (O). De empirische formule is P_tweeOF₅, terwijl de juiste moleculaire formule P is₄OF₁₀. Het is een zeer hygroscopische witte vaste stof, dat wil zeggen dat het heel gemakkelijk water uit de lucht kan opnemen en er onmiddellijk mee kan reageren. De reactie kan gevaarlijk zijn omdat het een snelle temperatuurstijging veroorzaakt.

De sterke neiging om water te absorberen heeft ervoor gezorgd dat het werd gebruikt als droogmiddel in chemische laboratoria, evenals als dehydrator van sommige verbindingen, dat wil zeggen om water uit zijn moleculen te verwijderen..

Fosforoxide (v) wordt ook gebruikt om de bindingsreacties van verschillende koolwaterstofmoleculen te versnellen, een reactie die condensatie wordt genoemd. Bovendien kunnen bepaalde organische zuren in esters worden omgezet.

Het is bijvoorbeeld gebruikt om benzine te raffineren, om fosforzuur H te bereiden₃PO₄, om verbindingen te verkrijgen die dienen om brand te vertragen, om glas te maken voor vacuümtoepassingen, en vele andere toepassingen.

Fosforoxide (v) moet in goed gesloten containers worden bewaard om te voorkomen dat het in contact komt met vocht in de lucht. Het is bijtend en kan ogen, huid en slijmvliezen beschadigen..

Artikel index

• 1 Structuur
• 2 Nomenclatuur
• 3 Eigenschappen
  • 3.1 Fysieke toestand
  • 3.2 Molecuulgewicht
  • 3.3 Smeltpunt
  • 3.4 Sublimatietemperatuur
  • 3.5 Dichtheid
  • 3.6 Oplosbaarheid
  • 3.7 Chemische eigenschappen
  • 3.8 Overige eigenschappen
• 4 Verkrijgen
  • 4.1 Aanwezigheid in de natuur
• 5 toepassingen
  • 5.1 Als ontwaterings- en droogmiddel
  • 5.2 In organische chemische reacties
  • 5.3 Bij het raffineren van brandstof
  • 5.4 In verschillende toepassingen
• 6 Risico's
• 7 referenties

Structuur

Fosforoxide (v) bestaat uit fosfor (P) en zuurstof (O), waarbij fosfor een valentie heeft van +5 en zuurstof -2. Het fosforoxidemolecuul (v) heeft vier fosfor- en tien zuurstofatomen en daarom is de juiste molecuulformule P₄OF₁₀.

Het bestaat in drie kristallijne vormen, als amorf poeder en in glasvorm (als glas). In de hexagonale kristallijne vorm wordt elk van de fosforatomen gevonden op de hoekpunten van een tetraëder..

Nomenclatuur

- Fosforoxide (v)

- Fosforpentoxide

- Difosforpentoxide

- Fosforpentoxide

- Fosforzuuranhydride

- Tetrafosfor-decaoxide

Eigendommen

Fysieke toestand

Kristallijne witte vaste stof. De meest voorkomende vorm is die van hexagonale kristallen.

Molecuulgewicht

283,89 g / mol

Smeltpunt

562 ºC

Sublimatietemperatuur

360 ºC bij 1 atmosfeer druk. Het betekent dat het bij deze temperatuur van vast naar gas gaat zonder door de vloeibare toestand te gaan.

Dichtheid

2,30 g / cm³

Oplosbaarheid

Zeer goed oplosbaar in water. Oplosbaar in zwavelzuur. Onoplosbaar in aceton en ammoniak.

Chemische eigenschappen

Fosforoxide (v) absorbeert en reageert extreem snel met water in de lucht, waarbij fosforzuur H wordt gevormd₃PO₄. Deze reactie is exotherm, wat betekent dat er tijdens de reactie warmte wordt geproduceerd..

De reactie van P₄OF₁₀ met water leidt tot de vorming van een mengsel van fosforzuren waarvan de samenstelling afhangt van de hoeveelheid water en de omstandigheden.

De reactie met alcoholen leidt tot de vorming van esters van fosforzuur of van polymere zuren, afhankelijk van de experimentele omstandigheden..

P.₄OF₁₀ + 6 ROH → 2 (RO)_tweePO.OH + 2 RO.PO (OH)_twee

Met basische oxiden vormt het vaste fosfaten.

Het is bijtend. Kan gevaarlijk reageren met mierenzuur en anorganische basen zoals natriumhydroxide (NaOH), calciumoxide (CaO) of natriumcarbonaat Na_tweeCO₃.

Als u een oplossing van perchloorzuur HClO giet₄ en chloroform CHCl₃ in fosforoxide (v) P₄OF₁₀ er vindt een gewelddadige explosie plaats.

Andere eigenschappen

Het is niet brandbaar. Het bevordert de verbranding niet. De reactie met water is echter zo heftig en exotherm dat er brandgevaar bestaat..

Het verkrijgen van

Het kan worden bereid door directe oxidatie van fosfor in een stroom droge lucht. Fosfor oxideert wanneer het in contact komt met overtollige zuurstof en vormt fosforoxide (v).

P.₄ + 5 O_twee → Blz₄OF₁₀

Aanwezigheid in de natuur

Fosfor (v) oxide wordt aangetroffen in mineralen zoals ilmeniet, rutiel en zirkoon.

Ilmeniet is een mineraal dat ijzer en titanium bevat en soms fosfor (v) oxide bevat in concentraties die variëren tussen 0,04 en 0,33 gewichtsprocent. Rutiel is een titaanoxidemineraal en kan ongeveer 0,02 gew.% P bevatten_tweeOF₅.

Zirkoonzanden (een mineraal van het element zirkonium) hebben fosforoxide (v) in 0,05-0,39 gewichtsprocent.

Toepassingen

Als dehydratatie- en droogmiddel

Vanwege zijn grote hebzucht naar water is het een van de bekendste dehydratatiemiddelen en zeer effectief bij temperaturen onder 100 ° C..

Het kan water onttrekken aan stoffen die zelf als dehydratatiemiddelen worden beschouwd. U kunt bijvoorbeeld water uit zwavelzuur H verwijderen_tweeSW₄ veranderen in SO₃ en salpeterzuur HNO₃ veranderen in N_tweeOF₅.

In principe kan het al die vloeistoffen en gassen waarmee het niet reageert, drogen, zodat het sporen van vocht uit vacuümsystemen kan verwijderen.

In organische chemische reacties

Fosforoxide (v) dient om ringen van organische verbindingen en andere condensatiereacties te sluiten.

Het maakt het mogelijk organische zuren te veresteren met de mogelijkheid onderscheid te maken tussen primaire alifatische carbonzuren (koolstofketen zonder ringen met de -COOH-groep aan het ene uiteinde) en aromatische zuren (-COOH-groep gehecht aan de benzeenring), aangezien deze laatste niet reageren.

Het dient ook om een ​​molecuul H te verwijderen_tweeO van de amiden R (C = O) NH_twee en zet ze om in R-CN-nitrilen. Bovendien katalyseert of versnelt het de oxygenatie-, dehydrogenerings- en polymerisatiereacties van bitumen.

Bij het raffineren van brandstof

Sinds de jaren 30 van de 20e eeuw hebben bepaalde onderzoeken aangetoond dat fosfor (v) oxide een verfijnende werking op benzine uitoefende, waardoor het octaangetal toenam..

De verfijnende werking van P₄OF₁₀ het is voornamelijk te wijten aan condensatiereacties (vereniging van verschillende moleculen) en niet polymerisatie (vereniging van gelijke moleculen).

De P₄OF₁₀ versnelt de directe alkylering van aromatische koolwaterstoffen met olefinen, de omzetting van olefinen in naftenen en hun gedeeltelijke polymerisatie. De alkyleringsreactie verhoogt het octaangetal van benzine.

Op deze manier wordt een geraffineerde benzine van hoge kwaliteit verkregen.

In verschillende toepassingen

Fosforoxide (v) wordt gebruikt om:

- Bereid fosforzuur H₃PO₄

- Verkrijg acrylaatesters en oppervlakteactieve stoffen

- Bereid fosfaatesters voor die worden gebruikt als vlamvertragers, oplosmiddelen en verdunningsmiddelen

- Omzetting van fosfortrichloride in fosforoxychloride

- Laboratorium reagens

- Vervaardiging van speciaal glas voor vacuümbuizen

- Verhoog het smeltpunt van asfalt

- Dienen als een standaardmolecuul bij de bepaling van fosfor of fosfaten in fosfaatgesteente, meststoffen en portlandcement, in de vorm van P_tweeOF₅

- Verbeter de bindingen tussen bepaalde polymeren en de ivoren laag die tanden hebben

Risico's

Fosfor (v) oxide moet in afgesloten containers en op koele, droge, goed geventileerde plaatsen worden bewaard.

Dit dient om te voorkomen dat het in contact komt met water, omdat het er heftig mee kan reageren en veel warmte kan genereren, zodat het nabijgelegen materialen verbrandt die brandbaar zijn..

Fosfor (v) oxidestof is irriterend voor de ogen en de luchtwegen en bijtend voor de huid. Kan brandwonden aan de ogen veroorzaken. Inslikken veroorzaakt fatale interne brandwonden.

Referenties

1. ONS. Nationale bibliotheek van geneeskunde. (2019). Fosforzuuranhydride. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumens: gewijzigd. Chemische modificatie. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Opgehaald van sciencedirect.com.
3. Malishev, B.W. (1936). Fosforpentoxide als raffinagemiddel voor benzine. Industrial & Engineering Chemistry 1936, 28, 2, 190-193. Opgehaald van pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. E.A. (1950). Fotometrische bepaling van beschikbaar fosforpentoxide in meststoffen. Analytical Chemistry 1950, 22, 8, 1062-1063. Opgehaald van pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (1983). Gebruik van fosforpentoxide: verestering van organische zuren. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Opgehaald van pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
7. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedie van chemische technologie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
8. Ogliari, F.A. et al. (2008). Synthese van fosfaatmonomeren en binding aan dentine: veresteringsmethoden en gebruik van fosforpentoxide. Journal of Dentistry, jaargang 36, nummer 3, maart 2008, pagina's 171-177. Opgehaald van sciencedirect.com.