Пятиокись фосфора
| |||
 | |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| ИЮПАК имена Декаоксид тетрафосфора Трицикло[3.3.1.1 3,7 ]тетрафосоксан 1,3,5,7-тетраоксид | |||
| Систематическое название ИЮПАК 2,4,6,8,9,10-Гексаокса-1λ 5 ,3 мин 5 ,5 мин 5 ,7 мин 5 -тетрафосфаттрицикло[3.3.1.1 3,7 ]декан 1,3,5,7-тетраоксид | |||
| Другие имена Пятиокись дифосфора Оксид фосфора(V) Фосфорный ангидрид Декаоксид тетрафосфора Деоксид тетрафосфора | |||
| Идентификаторы | |||
| |||
3D model ( JSmol ) |
| ||
| ЧЭБИ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.013.852 | ||
ПабХим CID | |||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| П 4 О 10 | |||
| Молярная масса | 283.9 g mol −1 | ||
| Появление | Белый порошок Очень расплывчатый | ||
| Запах | Без запаха | ||
| Плотность | 2,39 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 340 ° С (644 ° F; 613 К) | ||
| Точка кипения | 360°C (высокая) | ||
| экзотермический гидролиз | |||
| Давление пара | 1 мм рт.ст. при 385 °C (стабильная форма) | ||
| Опасности | |||
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |||
Основные опасности | реагирует с водой, сильный обезвоживающий агент , коррозионный | ||
| СГС Маркировка : | |||
 | |||
| Опасность | |||
| H314 | |||
| П280 , П301+П330+П331 , П303+П361+П353 , П305+П351+П338 , П310 | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| Паспорт безопасности (SDS) | Паспорт безопасности | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Пятиокись фосфора представляет собой химическое соединение с молекулярной формулой P 4 O 10 (его общее название происходит от его эмпирической формулы P 2 O 5 ). Это белое кристаллическое вещество представляет собой ангидрид фосфорной кислоты . Это мощный осушитель и обезвоживающий агент .
Структура
[ редактировать ]Пятиокись фосфора кристаллизуется по крайней мере в четырех формах или полиморфах . Самая знакомая метастабильная форма. [1] (показано на рисунке), включает молекулы P 4 O 10 . Слабые силы Ван-дер-Ваальса удерживают эти молекулы вместе в гексагональной решетке (Однако, несмотря на высокую симметрию молекул, кристаллическая упаковка не является плотной упаковкой [2] ). Структура клетки P 4 O 10 напоминает адамантан с Td симметрии точечной группой . [3] Он тесно связан с соответствующим ангидридом фосфористой кислоты P 4 O 6 . У последнего отсутствуют терминальные оксогруппы. Его плотность 2,30 г/см. 3 . Он кипит при 423 °С при атмосферном давлении; при более быстром нагревании он может сублимироваться. Эту форму можно получить путем быстрой конденсации паров пятиокиси фосфора, в результате чего получается чрезвычайно гигроскопичное твердое вещество. [4]
Остальные полиморфные модификации являются полимерными, но в каждом случае атомы фосфора связаны тетраэдром атомов кислорода, один из которых образует концевую связь P=O, включающую отдачу концевых p-орбитальных электронов кислорода разрыхляющему одиночному фосфорно-кислородному соединению. облигации. Макромолекулярную форму можно получить путем нагревания соединения в запечатанной трубке в течение нескольких часов и поддержания расплава при высокой температуре перед охлаждением расплава до твердого состояния. [4] Метастабильная ромбическая «О»-форма (плотность 2,72 г/см). 3 , температура плавления 562 °C) имеет слоистую структуру, состоящую из взаимосвязанных колец P 6 O 6 , мало чем отличающуюся от структуры некоторых полисиликатов . Стабильная форма представляет собой фазу более высокой плотности, также орторомбическую, так называемую О'-форму. Состоит из трехмерного каркаса, плотностью 3,5 г/см. 3 . [1] [5] Оставшийся полиморф представляет собой стеклянную или аморфную форму; его можно сделать путем слияния любого другого.
 |  |
| Часть o′-(P 2 O 5 ) ∞ слоя | o′-(P 2 O 5 ) ∞ укладка слоев |
Подготовка
[ редактировать ]P 4 O 10 получают сжиганием белого фосфора при достаточном поступлении кислорода: [6]
- П 4 + 5 О 2 → П 4 О 10
Дегидратация фосфорной кислоты с образованием пятиокиси фосфора невозможна, так как при нагревании она образует различные полифосфаты , но не дегидратируется в достаточной степени с образованием P 4 O 10 .
Приложения
[ редактировать ]Пятиокись фосфора является сильным дегидратирующим агентом, на что указывает экзотермический характер его гидролиза с образованием фосфорной кислоты :
- P 4 O 10 + 6 H 2 O → 4 H 3 PO 4 (–177 кДж )
Однако его полезность для сушки несколько ограничена его способностью образовывать защитное вязкое покрытие, которое препятствует дальнейшему обезвоживанию неизрасходованного материала. Гранулированная форма P 4 O 10 используется в эксикаторах .
Благодаря своей сильной высушивающей способности P 4 O 10 используется в органическом синтезе для обезвоживания. Наиболее важным применением является преобразование первичных амидов в нитрилы : [7]
- P 4 O 10 + RC(O)NH 2 → P 4 O 9 (OH) 2 + RCN
Указанный побочный продукт P 4 O 9 (OH) 2 представляет собой идеализированную формулу неопределенных продуктов, образующихся в результате гидратации P 4 O 10 .
Альтернативно, при сочетании с карбоновой кислотой в результате получается соответствующий ангидрид : [8]
- P 4 O 10 + RCO 2 H → P 4 O 9 (OH) 2 + [RC(O)] 2 O
«Реагент Онодера» — раствор P 4 O 10 в ДМСО — применяется для окисления спиртов . [9] Эта реакция напоминает окисление Сверна .
Высушивающая способность P 4 O 10 достаточно велика, чтобы превратить многие минеральные кислоты в их ангидриды. Примеры: HNO 3 преобразуется в N 2 O 5 ; H 2 SO 4 превращается в SO 3 ; HClO 4 превращается в Cl 2 O 7 ; CF 3 SO 3 H превращается в (CF 3 ) 2 S 2 O 5 .
В качестве прокси-измерения
[ редактировать ]Содержание P 2 O 5 часто используется в промышленности как показатель для всех оксидов фосфора в материале. Например, фосфорная кислота для удобрений также может содержать различные родственные фосфорные соединения , которые также могут быть использованы. Все эти соединения описываются коллективно с точки зрения P 2 O 5 », чтобы можно было удобно сравнивать содержание фосфора в различных продуктах. Несмотря на это, пентаоксид фосфора фактически не присутствует в большинстве образцов, поскольку он нестабилен в водных растворах.
Родственные оксиды фосфора
[ редактировать ]Между коммерчески важными P 4 O 6 и P 4 O 10 известны оксиды фосфора с промежуточными структурами. [10]
При наблюдении можно увидеть, что кислород с двойной связью в в положениях 1,2 или 1,3 идентичны, и оба положения имеют одинаковые стерические затруднения. Цикл 12341 и ABCDA идентичны.
Опасности
[ редактировать ]Пятиокись фосфора сама по себе не воспламеняется. Как и триоксид серы , он бурно реагирует с водой и водосодержащими веществами, такими как древесина или хлопок, выделяя много тепла и может даже вызвать пожар из-за сильно экзотермического характера таких реакций. Он вызывает коррозию металлов и очень раздражает – может вызвать серьезные ожоги глаз, кожи, слизистых оболочек и дыхательных путей даже при такой низкой концентрации, как 1 мг/м. 3 . [11]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Круикшанк, DWJ (1964). «Уточнения структур, содержащих связи между Si, P, S или Cl и O или N: V.P 4 O 10 » . Акта Кристаллогр . 17 (6): 677–9. дои : 10.1107/S0365110X64001669 .
- ^ DEC Корбридж «Фосфор: очерк его химии, биохимии и технологий», 5-е издание Elsevier: Амстердам. ISBN 0-444-89307-5 .
- ^ Перейти обратно: а б . Кэтрин Э. Хаускрофт; Алан Дж. Шарп (2008). «Глава 15: Группа 15 элементов». Неорганическая химия, 3-е издание . Пирсон. п. 473. ИСБН 978-0-13-175553-6 .
- ^ Д. Стачел, И. Свобода и Х. Фюсс (июнь 1995 г.). «Пентоксид фосфора при 233 К». Акта Кристаллогр. С. 51 (6): 1049–1050. дои : 10.1107/S0108270194012126 .
- ^ Трелфолл, Ричард Э., (1951). История 100-летия производства фосфора: 1851–1951 гг . Олдбери: Albright & Wilson Ltd.
- ^ Мейер, MS «Оксид фосфора (V)» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (под ред.: Л. Пакетт), 2004, J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. дои : 10.1002/047084289X .
- ^ Джозеф К. Саламоне, изд. (1996). Энциклопедия полимерных материалов: С, Том 2 . ЦРК Пресс. п. 1417. ИСБН 0-8493-2470-Х .
- ^ Тидвелл, TT «Диметилсульфоксид – пентаоксид фосфора» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (под ред.: Л. Пакетт), 2004 г., J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. дои : 10.1002/047084289X .
- ^ Луер, Б.; Янсен, М. «Уточнение кристаллической структуры нонаоксида тетрафосфора, P 4 O 9 », Журнал кристаллографии, 1991, том 197, страницы 247-8.
- ^ Паспорт безопасности пятиокиси фосфора
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|