Foszfor -pentoxid

Szerkezeti képlet
Tábornok
Vezetéknév	Foszfor -pentoxid
más nevek	Foszfor (V) oxid Foszfor -pentoxid Difoszfor -pentoxid Tetrafoszfor -dekaoxid
Molekuláris képlet	P 4 O 10
Rövid leírás	színtelen, szagtalan, nedvszívó szilárd anyag
Külső azonosítók / adatbázisok
CAS szám 16752-60-6 EK -szám 215-236-1 ECHA InfoCard 100,013,852 PubChem 14812 Wikidata Q369309
tulajdonságait
Moláris tömeg	283,92 g mol -1
Fizikai állapot	rögzített
sűrűség	2,30 g cm- 3 (H-alak) 2,72 g cm- 3 (O-alak) 2,89 g cm- 3 (O'-alakú)
Olvadáspont	562 ° C (O-alakú, nagy nyomás alatt) 580 ° C (O-alakú, nagy nyomás alatt) 422 ° C (H-alakú, 5 bar)
Szublimációs pont	362 ° C (normál nyomáson)
oldhatóság	vízzel bomlik foszforsavvá
biztonsági utasítások
GHS veszélyességi címkével re  rendelet számú (EU) 1272/2008 (CLP) , szükség esetén bővíthető veszély H és P mondatok H: 314 P: 260-280-301 + 330 + 331-305 + 351 + 338-308 + 310
MAK	DFG (ajánlás, nincs alkalmazandó jog) : 2 mg · m −3 Svájc: 2 mg m −3 ( belélegezhető porként mérve )
Amennyire lehetséges és szokásos, SI egységeket használnak. Eltérő rendelkezés hiányában a megadott adatok a szabványos feltételekre vonatkoznak .

Foszfor-pentoxid , pontosabban difoszfor-pentoxid , egy -oxid az elem foszfor és tartozik az anyag csoportját foszfor-oxidok . Ez egy színtelen, szagtalan, rendkívül higroszkópos por, amelyet vízzel erősen exoterm reakcióban foszforsavvá alakítanak át .

Bár régóta ismert, hogy a molekula a P ₄ O ₁₀ empirikus képlettel írható le, a történelmi név (di) foszfor -pentoxid , azaz P ₂ O ₅ (CAS -szám1314-56-3 ), megőrizték.

Gyártás

A foszfor -pentoxid akkor keletkezik, amikor a fehér foszfort száraz levegőáramban égetik , erős hőfejlődéssel:

${\ displaystyle \ mathrm {P_ {4} +5 \, O_ {2} \ rightarrow P_ {4} O_ {10} +2986 {\ frac {kJ} {mol}}}}$

Oxigénhiány esetén P ₄ O ₆ foszfor -trioxid is képződik , amelyben a négy „külső” oxigénatom (a fenti képletben kettős kötésű foszforatomhoz) hiányzik.

tulajdonságait

Fizikai tulajdonságok

A foszfor -pentoxid réteges szerkezete, amely szobahőmérsékleten stabil.
_ Foszfor, _ Oxigén.

A foszfor -pentoxid szublimál 362 ° C -on , az olvadáspont csak 562 ° C -on határozható meg nyomás alatt, zárt ampullában.

A foszfor -pentoxid polimorf . A hatszögletű H alak átalakítása 450 ° C-on, nyomás alatt, 24 óra alatt folyik a folyadék- és üvegfázison keresztül az ortorombikus O alakúra, majd tovább a stabil, hasonlóan az ortorombikus O'alakúra. A rombos forma, amely stabil szobahőmérsékleten, kristályosodik a tércsoport Pnma (tércsoport nélkül. 62) , és a rács paramétereit egy = 9,193 Á, b = 4,89 Á és c = 7,162 Á. Ez végtelen rétegekből áll, amelyek hat PO ₄ tetraéder gyűrűből állnak . Van egy metastabil trigonális szerkezet is, ahol az R 3 c tércsoport (161. sz.) És a rácsparaméterek a = 10,2 Å és c = 13,5 Å. Ez izolált P ₄ O ₁₀ molekulákból áll. Létezik az o-forma is, amely nem izolált molekulákból áll, hanem PO _4- tetraéder láncaiból, amelyeket három oxigénatom köt össze . Ez az alakzat is ortorombikus, Fdd 2 tércsoport (43. szám) , a rácsparaméterekkel a = 16,31 Å, b = 8,155 Å és c = 5,265 Å. P ₄ O ₁₀ molekulák vannak jelen a gázfázisban . Elektrondiffrakció segítségével a P = O kettős kötés kötéshossza 143 pm, a PO egyes kötés 160 pm lehet. A kötési szögek 123,5 ° POP, 116,5 ° O = PO és 101,6 ° OPO esetén.Sablon: szobacsoport / 62Sablon: szobacsoport / 161 Sablon: szobacsoport / 43

Kémiai tulajdonságok

A foszfor -pentoxid nagy hajlamú a víz felszívására és a tetrametafoszforsav képződésére :

${\ displaystyle \ mathrm {P_ {4} O_ {10} +2 \ H_ {2} O \ longrightarrow H_ {4} P_ {4} O_ {12}}}$

Az egyensúly szinte teljesen a jobb oldalon van, így foszfor-pentoxidot tartalmazó zárt térben 1,3 · ^10–4 Pa alatti vízgőznyomás alakul ki .

A víz további felszívódása a legegyszerűbb polifoszforsavhoz, a difoszforsavhoz vezet

${\ displaystyle \ mathrm {H_ {4} P_ {4} O_ {12} +2 \ H_ {2} O \ longrightarrow 2 \ H_ {4} P_ {2} O_ {7}}}$

hogy ortofoszforsavat

${\ displaystyle \ mathrm {H_ {4} P_ {2} O_ {7} + H_ {2} O \ longrightarrow 2 \ H_ {3} PO_ {4}}}$

A durva válasz

${\ displaystyle \ mathrm {P_ {4} O_ {10} +6 \ H_ {2} O \ longrightarrow 4 \ H_ {3} PO_ {4}}}$

erősen exoterm. Itt −377 kJ mol ^-1 moláris reakcióhő valósul meg. A foszfor -pentoxid szintén elválasztja a vizet a vegyületektől. Például, salétromsavat termel a anhidridet dinitrogén-pentoxid , perklórsav termel dichloroheptaoxide , kénsavat termel kén-trioxid és a maionsav termel szén-szuboxid .

használat

A fentebb bemutatott egyensúly miatt a foszfor -pentoxid rendkívül hatékony szárítószer (lásd exszikkátor ): a környező levegőből származó, a foszfor -pentoxiddal érintkező vízmolekulák nagyon erősen kötődnek. A kereskedelmi célú szárítószerek 75% foszfor-pentoxidot és 25% inert szervetlen hordozóanyagot tartalmaznak, ami azt jelenti, hogy a szárítószer szabadon folyik. A szer kimerültségének mértéke vízjelzők hozzáadásával jelenik meg. Amikor a víz felszívódik, az eredetileg színtelen jelző színe zöldről, kékeszöldről kékre változik (víztartalom kb. 33%).

A gázokban, folyadékokban és szilárd anyagokban lévő víz magasabb vízgőznyomással rendelkezik, aminek következtében a vízmolekulák fokozatosan szinte teljesen a foszfor -pentoxidba vándorolnak. Ez kihat a kémiailag megkötött vízre (lásd kristályvíz ), sőt a szerves molekulákban vagy biológiai anyagokban külön megkötött hidrogén- és hidroxilcsoportokra is: ezeknek is van bizonyos vízgőznyomása, azaz egy OH csoport esetenként vízmolekulát képez egy szomszédos hidrogénatommal elpárolog, ha a levegő rendkívül száraz. Ez az egyensúly nem játszik szerepet a minket körülvevő és vízgőzt tartalmazó levegőben, de egy darab cukor az exszikkátorban elfeketedik, mint a sütőben felejtett torta (amely ugyanúgy elvesztette a vizet a hő hatására).

A műtrágyák foszfátokat tartalmaznak, mint pl B. KH ₂ PO ₄ kálium -dihidrogén -foszfát vagy diamónium -hidrogén -foszfát (NH ₄ ) ₂ HPO ₄ , a foszfortartalmat gyakran foszfor -pentoxidban (P ₂ O ₅ ) adják meg .

Bár a foszfor-pentoxidot gyakorlatilag csak szárítószerként használják a szerves kémiában , kísérletileg kimutatták, hogy a foszfor-pentoxid kation annyira reakcióképes a gázfázisban, hogy még a legstabilabb is a szén-hidrogén kötések közül, nevezetesen a metán , hatékonyan képes aktiválni szobahőmérsékleten .

A vegyületet az iparban nagyon tiszta termikus foszforsav előállítására és szerves foszforsavészterek szintézisére használják . Az éterek megvalósítása a Trieszthez vezet.

${\ displaystyle \ mathrm {P_ {4} O_ {10} +6 \, H_ {5} C_ {2} OC_ {2} H_ {5} \ rightarrow 4 \, PO (OC_ {2} H_ {5}) _ {3}}}$

Mono- és diésztereinek vannak kialakítva a alkoholokkal .

${\ displaystyle \ mathrm {P_ {4} O_ {10} +6 \, ROH \ rightarrow 2 \, ROPO (OH) _ {2} +2 \, (RO) _ {2} PO (OH)}}$

biztonsági utasítások

A foszfor -pentoxid súlyos égési sérüléseket okoz . Ezért a kezelés során kesztyűt, légzésvédőt és megfelelő laboratóriumi ruházatot kell viselni.

Egyéni bizonyíték

1. ↑ ^{a b c d e f g h i} bevitel foszfor-pentoxid az GESTIS anyag adatbázisa az IFA , hozzáférhető a február 1, 2016. (JavaScript szükséges)
2. ↑ ^{a b c d e f g h i} A. F. Holleman , N. Wiberg : Inorganische Chemie . 103. kiadás. 1. kötet: Alapok és főcsoport -elemek. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0 , 898–899 (kivonat: A. rész-A hidrogén kémiájának alapjai. Google könyvkeresés ).
3. ↑ bevitel Foszfor-pentoxid az osztályozási és címkézési jegyzékbe az az Európai Vegyianyag-ügynökség (ECHA), elérhető február 1-jén, 2016. A gyártók és a forgalmazók is bővíteni a harmonizált osztályozás és címkézés .
4. ↑ Svájci Balesetbiztosítási Alap (Suva): Határértékek-jelenlegi MAK és BAT értékek (keresés az 1314-56-3 vagy foszfor-pentoxidra ), hozzáférés 2015. november 2-án.
5. ^ AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Szervetlen kémia tankönyve . 91. - 100., továbbfejlesztett és jelentősen kibővített kiadás. Walter de Gruyter, Berlin 1985, ISBN 3-11-007511-3 , 644. o.
6. ↑ Brauer G. (szerk.): A preparatív szervetlen kémia kézikönyve. 2. kiadás. kötet 1, Academic Press, 1963, 541-542.
7. ↑ D. Stachel, I. Svoboda, H. Fuess: Phosphorus Pentoxide at 233 K. In: Acta Crystallographica , C51, 1995, 1049-1050, doi: 10.1107 / S0108270194012126 .
8. ^ DWJ Cruickshank: Si, P, S vagy Cl és O vagy NV P ₄ O ₁₀ közötti kötéseket tartalmazó szerkezetek finomítása . In: Acta Crystallographica , 1964. 17., 677-679. O., Doi: 10.1107 / S0365110X64001670 .
9. ↑ EH Arbib, B. Elouadi, JP Chaminade, J. Darriet: Az oP ₂ O ₅ kristályszerkezetének új finomítása . In: Journal of Solid State Chemistry , 127, 1996, 350-353. O., Doi: 10.1006 / jssc.1996.0393 .
10. ↑ ^{a b c d e f g} Ralf Steudel : Chemistry of Non-Metals, Syntheses-Structures-Binding-Use , 4. kiadás, 2014 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin / Boston, ISBN 978-3-11-030439 - 8 , 408-409. O., (Elérhető a De Gruyter Online- on keresztül ).
11. ↑ K. Schrödter, G. Bettermann, T. Staffel, F. Wahl, T. Klein, T. Hofmann: Foszforsav és foszfátok. In: Ullmann Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2008. doi : 10.1002 / 14356007.a19_465.pub3
12. ↑ R. Crabtree: CH kötés aktiválása: radikális nemfém oldat. In: Természetkémia . 1, 2009, 348-349. (Eredeti munka: N. Dietl, M. Engeser. H. Schwarz: A metán C -H kötésének aktiválása melegen [P ₄ O ₁₀ ] ⁺ . In: Angewandte Chemie. 121, 2009, 4955 -4957 doi: 10.1002 / anie.200901596 )