FOSFOROXIDE (V): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, VERKRIJGING, GEBRUIK, RISICO'S - CHEMIE - 2026

Het fosforoxide (v) is een anorganische vaste stof gevormd door zuurstof en fosfor (P) (O). De empirische formule is P ₂ O ₅ , terwijl de juiste molecuulformule P ₄ O _{10 is} . 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 ertoe geleid dat het wordt gebruikt als droogmiddel in chemische laboratoria, evenals als dehydrator van sommige verbindingen, dat wil zeggen om water uit zijn moleculen te verwijderen.

Fosforoxide (v) poeder, P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Bron: Wikimedia Commons.

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 ₃ PO ₄ te bereiden , 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.

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 P ₄ O ₁₀ .

Structuur van het fosforoxidemolecuul (v), P ₄ O ₁₀ . Auteur: Benjah-bmm27. Bron: Wikimedia Commons.

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

- Tetrafosfordecaoxide

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 / cm ³

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 uit de lucht, waarbij fosforzuur H ₃ PO ₄ wordt gevormd . Deze reactie is exotherm, wat betekent dat er warmte geproduceerd wordt.

Reactie van fosforoxide (v) met water om fosforzuur H ₃ PO _{4 te vormen} . Auteur: Marilú Stea.

De reactie van P ₄ O ₁₀ met water leidt tot de vorming van een mengsel van fosforzuur waarvan de samenstelling afhangt van de hoeveelheid water en de omstandigheden.

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

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

Met basische oxiden vormt het vaste fosfaten.

Het is bijtend. Het kan gevaarlijk reageren met mierenzuur en met anorganische basen zoals natriumhydroxide (NaOH), calciumoxide (CaO) of natriumcarbonaat Na ₂ CO ₃ .

Als een oplossing van perchloorzuur HClO ₄ en chloroform CHCl ₃ wordt gegoten in fosforoxide (v) P ₄ O ₁₀ , treedt een hevige explosie op.

Andere eigenschappen

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

Het verkrijgen van

Het kan worden bereid door directe oxidatie van fosfor in een stroom droge lucht. Wanneer fosfor in contact komt met overtollige zuurstof, oxideert het tot fosforoxide (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

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 fosforoxide (v) heeft in concentraties die variëren tussen 0,04 en 0,33 gewichtsprocent. Rutiel titaanoxide kan bevatten mineralen en ongeveer 0,02 gewichts% P ₂ O ₅ .

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

Toepassingen

Als droog- 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 extraheren uit stoffen die zelf als dehydratatiemiddelen worden beschouwd. U kunt bijvoorbeeld water verwijderen uit zwavelzuur H ₂ SO _{4 door het} om te zetten in SO ₃ en uit salpeterzuur HNO _{3 door het} om te zetten in N ₂ O ₅ .

Uitdroging van zwavelzuur door fosforoxide (v). Auteur: Marilú Stea.

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 om onderscheid te maken tussen primaire alifatische carbonzuren (koolstofketen zonder ringen met de -COOH-groep aan één uiteinde) en aromatische zuren (-COOH-groep vastgemaakt aan de benzeenring), aangezien deze niet reageren.

Het dient ook om een ​​molecuul H ₂ O uit de amiden R (C = O) NH _{2 te verwijderen} en deze om te zetten in nitrilen R-CN. Bovendien katalyseert of versnelt het de oxygenatie-, dehydrogenerings- en polymerisatiereacties van bitumen.

P ₄ O ₁₀ wordt veel gebruikt in laboratoria voor organische chemie. Auteur: jdn2001cn0. Bron: Pixabay.

Bij het raffineren van brandstof

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

De verfijnende werking van P ₄ O ₁₀ is voornamelijk te wijten aan condensatiereacties (vereniging van verschillende moleculen) en niet door polymerisatie (vereniging van gelijke moleculen).

P ₄ O ₁₀ 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 hoogwaardige geraffineerde benzine verkregen.

Sommige aardoliederivaten kunnen worden verbeterd door de werking van P ₄ O ₁₀ op hun moleculen. Auteur: drpepperscott230. Bron: Pixabay.

In verschillende toepassingen

Fosforoxide (v) wordt gebruikt om:

- Bereid fosforzuur H ₃ PO _{4 voor}

- Verkrijg acrylaatesters en oppervlakteactieve stoffen

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

- Omzetting van fosfortrichloride in fosforoxychloride

- Laboratoriumreagens

- Fabricage van speciale glazen voor vacuümbuizen

- Verhoog het smeltpunt van het asfalt

- Dienen als een standaardmolecuul bij de bepaling van fosfor of fosfaten in fosfaatgesteente, meststoffen en portlandcement, in de vorm van P ₂ O ₅

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

Sommige speciale glazen, zoals die voor vacuümbuizen, vereisen het gebruik van P ₄ O ₁₀ tijdens de fabricage. Tvezymer. Bron: Wikimedia Commons.

Risico's

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

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. Als het wordt ingeslikt, veroorzaakt het dodelijke interne brandwonden.

Referenties

1. Amerikaanse National Library of Medicine. (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, BW (1936). Fosforpentoxide als raffinagemiddel voor benzine. Industrial & Engineering Chemistry 1936, 28, 2, 190-193. Opgehaald van pubs.acs.org.
4. Epps, Jr. EA (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, FA 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.