Оксид фосфора
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена оксофосфанил; оксидофосфор(.); фосфорил | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| 416 | |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| PO | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид фосфора собой нестабильное радикальное неорганическое соединение с молекулярной формулой PO представляет . [2]
Оксид фосфора примечателен как одно из немногих молекулярных соединений, содержащих фосфор , которые были обнаружены за пределами Земли. Другие фосфорсодержащие молекулы, обнаруженные в космосе, PN , PC , PC2 , HCP и PH3 включают . Он был обнаружен в околозвездной оболочке VY Canis Majoris и в области звездообразования, каталогизированной как AFGL 5142 . Было обнаружено, что это соединение первоначально производилось в регионах звездообразования и, как предполагается, было перенесено межзвездными кометами по всему космическому пространству , в том числе на раннюю Землю . [2] [3] [4]
Оксид фосфора играет роль в фосфоресценции фосфора.
Открытие
[ редактировать ]В 1894 году У. Н. Хартли первым сообщил о наблюдении ультрафиолетового излучения соединения фосфора, которое позже было расширено Гейтером. Известно, что источник спектральных линий и полос связан с фосфором, но точная природа неизвестна. В 1927 году Х. Дж. Эмелеус и Р. Х. Перселл определили, что причиной является оксид фосфора. Но именно в 1921 г. П. Н. Гош и Г. Н. Болл установили, что оксид — это окись фосфора. [5]
Считается, что монооксид фосфора является наиболее распространенной фосфорсодержащей молекулой, обнаруженной в межзвездных облаках . [6] Фосфор был идентифицирован как элемент, распространенный в космосе, в 1998 году после того, как исследователи обнаружили космическое соотношение фосфора к водороду (P/H) примерно 3×10. −7 . Даже несмотря на преобладание фосфора в межзвездных облаках, было идентифицировано очень мало фосфорсодержащих молекул и обнаружено в очень небольшом количестве источников; Нитрид фосфора, PN и свободный радикал CP были обнаружены в богатой углеродом оболочке IRC +10215 в 1987 году. Это предполагало, что в межзвездном пространстве необходимо найти больше молекул, содержащих фосфор. При исследовании богатой кислородом оболочки звезды-сверхгиганта VY Canis Majoris (VY CMa) было обнаружено наличие PO. VY CMa изучался с помощью субмиллиметрового телескопа (SMT) Аризонской радиообсерватории (ARO). Телескоп смог наблюдать частоты вращения ПО. SMT ARO на расстоянии 10 м смог измерить вращательные переходы PO, показывающие J = 5,5 → 4,5 на частоте 240 ГГц и J = 6,5 → 5,5 на частоте 284 ГГц в сторону эволюционировавшей звезды, каждый из которых состоит из четко определенных лямбда-дуплетов. С момента обнаружения PO в оболочке сверхгиганта VY CMa в 2001 году PO был обнаружен во многих других межзвездных облаках и в изобилии обнаружен вокруг оболочек, богатых кислородом. [7]
Формирование
[ редактировать ]PO образуется при сжигании фосфора в кислороде или озоне. Это переходная молекула, наблюдаемая в горячем пламени, или она может конденсироваться в матрицу благородного газа. [8] PO может образовываться в матрице инертного газа при фотолизе P 4 S 3 O, оксисульфида фосфора . [9]
На Земле монооксид фосфора можно подготовить для изучения, распылив фосфорную кислоту в пламя. Поскольку коммерческий газообразный ацетилен содержит некоторое количество фосфина , кислородно-ацетиленовое пламя также будет иметь в своем спектре слабые полосы излучения PO. В пламени PO окисляется обратно до P 4 O 10 . [10]
Реакции
[ редактировать ]фосфоресценция
[ редактировать ]Белый фосфор при окислении дает зеленовато-белое свечение. Свечение возникает при окислении PO в результате одной из этих реакций: PO + O. • → ПО 2 ; или PO + O 2 →PO 2 + O • . [11] Возможный путь появления PO в этом процессе — это распад молекулы P 2 O, которая, в свою очередь, может происходить из P 4 O. [12]
Лиганд
[ редактировать ]Оксид фосфора может действовать как лиганд на переходные элементы, такие как молибден , рутений и осмий . Фосфор образует тройную связь с металлом. [13] [14] Первым был обнаружен кластер никель - вольфрам . Кластер WNi 2 P 2 был окислен пероксидом с получением μ 3 -координации, где каждый атом фосфора связан с тремя атомами металла. [15]
Характеристики
[ редактировать ]Связь
[ редактировать ]Окись фосфора представляет собой свободный радикал , в котором фосфор имеет двойную связь с кислородом , причем фосфор имеет неспаренную связь. валентный электрон . Порядок облигации составляет около 1,8. [5] Связь P=O в ПО имеет энергию диссоциации 6,4 эВ. [16] Длина двойной связи PO составляет 1,476 Å, а свободный PO имеет частоту инфракрасных колебаний 1220 см-1. −1 из-за растяжения связи. [17] Свободнорадикальная природа PO делает его очень реакционноспособным и нестабильным по сравнению с другими оксидами фосфора, которые подверглись дальнейшему окислению.
Спектр
[ редактировать ]Видимый и ультрафиолетовый спектр монооксида фосфора имеет три важные полосы. Имеется непрерывная полоса около 540 нм. β-система вблизи 324 нм обусловлена D 2 Σ→ 2 П переход. γ-система имеет полосы около 246 нм, обусловленные A 2 Σ→ 2 П переход. Пики в этой полосе наблюдаются при 230, 238, 246, 253 и 260 нм в ультрафиолете. Все эти полосы могут быть эмиссионными, поглощающими или флуоресцентными в зависимости от способа освещения и температуры. [10] Еще есть С' 2 Δ состояние. [18]
Полоса γ-системы может быть разбита на поддиапазоны на основе различных колебательных переходов. (0,0), (0,1) и (1,0) — обозначения поддиапазонов, образующихся при переходе между двумя состояниями колебаний при возникновении электронного перехода. Каждый из них содержит восемь серий, называемых ветвями. Это тот P 12 , P 2 , Q 2 , R 2 , P 1 , Q 1 , R 1 и с Р 21 . [19]
Молекула
[ редактировать ]Потенциал ионизации ПО составляет 8,39 эВ. При ионизации PO образует катион PO. + . Адиабатическое сродство ПО к электрону составляет 1,09 эВ. При получении электрона ПО − ионные формы. [5]
r e в основном состоянии составляет 1,4763735 Å. [5]
Дипольный момент молекулы составляет 1,88 Д. Атом фосфора имеет небольшой положительный заряд, рассчитанный как 0,35 электрона. [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Персонал (2018). «Монооксид фосфора — Интернет-книга NIST по химии, SRD 69» . Национальный институт стандартов и технологий . Проверено 19 января 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Персонал (2019). «Монооксид фосфора». Энциклопедия астробиологии . стр. 1229–1230. дои : 10.1007/978-3-642-11274-4_1889 . ISBN 978-3-642-11271-3 .
- ^ ESO (15 января 2020 г.). «Астрономы обнаружили межзвездную нить одного из строительных блоков жизни» . Физика.орг . Проверено 15 января 2020 г. .
- ^ Ривилла, ВМ; и др. (2019). «Обнаружение фосфорсодержащих молекул ALMA и ROSINA: межзвездная нить между областями звездообразования и кометами» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 492 : 1180–1198. arXiv : 1911.11647 . дои : 10.1093/mnras/stz3336 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Муссауи, Яхия; Уамерали, Оурида; Де Маре, Джордж Р. (октябрь 2003 г.). «Свойства радикала оксида фосфора PO, его катиона и аниона в основных электронных состояниях: сравнение теоретических и экспериментальных данных». Международные обзоры по физической химии . 22 (4): 641–675. дои : 10.1080/01442350310001617011 . S2CID 93981281 .
- ^ Шерер, Отто Дж.; Браун, Юрген; Вальтер, Питер; Хекманн, Сертификат; Вольмерсхойзер, Готтель (июль 1991 г.). «Монооксид фосфора (PO) как комплексный лиганд». Международное издание «Прикладная химия» на английском языке . 30 (7): 852–854. дои : 10.1002/anie.199108521 .
- ^ Тененбаум, Эд; Вульф, Нью-Джерси; Зюрис, Л.М. (1 сентября 2007 г.). «Идентификация монооксида фосфора ( X 2 Π r ) в VY Canis Majoris: Обнаружение первой связи P – O в космосе» . The Astrophysical Journal . 666 (1): L29–L32. Bibcode : 2007ApJ...666L..29T . doi : 10.1086/521361 . S2CID 121424802 .
- ^ Мильке, Зофия; Маккласки, Мэтью; Эндрюс, Лестер (январь 1990 г.). «Матричные реакции молекул P2 и O3». Письма по химической физике . 165 (2–3): 146–154. Бибкод : 1990CPL...165..146M . дои : 10.1016/0009-2614(90)85420-H .
- ^ Мильке, Зофия; Эндрюс, Лестер; Нгуен, Киет А.; Гордон, Марк С. (декабрь 1990 г.). «Матричные инфракрасные спектры структурных изомеров оксисульфида фосфора P4S3O». Неорганическая химия . 29 (25): 5096–5100. дои : 10.1021/ic00350a016 .
- ^ Перейти обратно: а б Харагути, Х.; Фаулер, ВК; Джонсон, диджей; Вайнфорднер, доктор юридических наук (январь 1976 г.). «Молекулярная флуоресцентная спектроскопия монооксида фосфора в пламени, исследованная системой SIT-OMA». Spectrochimica Acta Часть A: Молекулярная спектроскопия . 32 (9): 1539–1544. Бибкод : 1976AcSpA..32.1539H . дои : 10.1016/0584-8539(76)80200-0 .
- ^ Цянь, Хай-Бо; Дэвис, Пол Б.; Гамильтон, Питер А. (1995). «Спектроскопическое исследование высокого разрешения окисления белого фосфора». Журнал Химического общества, Faraday Transactions . 91 (18): 2993. doi : 10.1039/ft9959102993 .
- ^ Эндрюс, Лестер; Уитнолл, Роберт. (август 1988 г.). «Матричные реакции атомов кислорода с P4. Инфракрасные спектры P4O, P2O, PO и PO2». Журнал Американского химического общества . 110 (17): 5605–5611. дои : 10.1021/ja00225a001 .
- ^ Ван, Вейбин; Корриган, Джон Ф.; Доэрти, Саймон; Энрайт, Гэри Д.; Тейлор, Николас Дж.; Карти, Артур Дж. (январь 1996 г.). «Координационная химия монооксида фосфора: синтез и структурная характеристика тетраядерных кластеров, содержащих лиганд PO». Металлоорганические соединения . 15 (12): 2770–2776. дои : 10.1021/om960032o .
- ^ Джонсон, Марк Дж.А.; Одом, Аарон Л.; Камминс, Кристофер К. (1997). «Монооксид фосфора как концевой лиганд». Химические коммуникации (16): 1523–1524. дои : 10.1039/A703105J .
- ^ Херрманн, Вольфганг А. (июль 1991 г.). «Между звездами и металлами: монооксид фосфора, ПО». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 30 (7): 818–819. дои : 10.1002/anie.199108181 .
- ^ Харагути, Хироки.; Фува, Кейитиро. (май 2002 г.). «Определение фосфора методом молекулярно-абсорбционной пламенной спектрометрии с использованием полосы монооксида фосфора». Аналитическая химия . 48 (4): 784–786. дои : 10.1021/ac60368a024 .
- ^ Берсес, Аттила; Коентджоро, Оливия; Стеренберг, Брайан Т.; Ямамото, Джон Х.; Це, Джон; Карти, Артур Дж. (октябрь 2000 г.). «Электронные структуры комплексов монооксида фосфора переходных металлов». Металлоорганические соединения . 19 (21): 4336–4343. дои : 10.1021/om000274v .
- ^ де Брукер, Г. (декабрь 2000 г.). «Расчеты конфигурационного взаимодействия различных свойств возбужденного состояния C'2Δ и связанных с ним полос перехода C'2Δ-X2Πr монооксида фосфора». Химическая физика . 262 (2–3): 211–228. Бибкод : 2000CP....262..211D . дои : 10.1016/s0301-0104(00)00301-3 .
- ^ Гупта, А. К. Сен (1 марта 1935 г.). «Вращательный анализ ультрафиолетовых полос монооксида фосфора». Труды Физического общества . 47 (2): 247–257. Бибкод : 1935PPS....47..247G . дои : 10.1088/0959-5309/47/2/305 .
