Ossido di fosforo (V) Struttura, proprietà, ottenimento, usi, rischi

Lui Ossido di fosforo (V) È un solido inorganico formato da fosforo (P) e ossigeno (O). La sua formula empirica è p₂O₅, mentre la sua corretta formula molecolare è p₄O₁₀. È un solido bianco molto igroscopico, cioè può assorbire l'aria dall'aria molto facilmente, reagendo immediatamente con questo. La reazione può essere pericolosa perché provoca un rapido aumento della temperatura.

La sua alta tendenza ad assorbire l'acqua lo ha fatto usare come agente di essiccazione nei laboratori chimici, oltre a disidratare alcuni composti, cioè per eliminare l'acqua dalle sue molecole.

Polvere di ossido di fosforo (V), p₄O₁₀. Lhchem [CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

L'ossido di fosforo (V) viene anche usato per accelerare le reazioni di legame delle molecole di vari idrocarburi, essendo una reazione chiamata condensa. Inoltre, consente di convertire determinati acidi organici in esteri.

È stato usato ad esempio per perfezionare la benzina, per preparare l'acido fosforico H₃Po₄, Per ottenere composti che servono a ritardare il fuoco, per produrre vetro per applicazioni a vuoto, tra molti altri usi.

L'ossido di fosforo (V) deve essere mantenuto in contenitori ben chiusi per evitare il contatto con l'umidità dall'aria. È corrosivo e può danneggiare gli occhi, la pelle e il muco.

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Struttura

L'ossido di fosforo (V) è formato da fosforo (P) e ossigeno (O), dove il fosforo ha valenza di +5 e ossigeno -2. La molecola di ossido di fosforo (V) ha quattro fosforo e dieci atomi di ossigeno ed è per questo che la sua formula molecolare corretta è p è p₄O₁₀.

Struttura della molecola di ossido di fosforo (V), P₄O₁₀. Autore: Benjah-BMM27. Fonte: Wikimedia Commons.

Esiste in tre forme cristalline, come la polvere amorfa e in forma vitrea (come il vetro). Nella forma esagonale cristallina, ciascuno degli atomi di fosforo si trova nei vertici di un tetraedro.

Nomenclatura

- Ossido di fosforo (V)

- Pentossido di fosforo

- Pentossido di difosphack

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- Pentossido fosforico

- Anidride fosforica

- Decadimento del tetrafosforo

Proprietà

Stato fisico

Solido bianco cristallino. La forma più comune è quella dei cristalli esagonali.

Peso molecolare

283,89 g/mol

Punto di fusione

562 ºC

Temperatura di sublimazione

Atmosfera da 360 ºC a 1 pressione. Significa che a questa temperatura passa dal solido del gas senza passare attraverso lo stato liquido.

Densità

2,30 g/cm³

Solubilità

Molto solubile in acqua. Acido solforico solubile. Insolubile in acetone e ammoniaca.

Proprietà chimiche

L'ossido di fosforo (V) si assorbe e reagisce con l'aria dall'aria con acido fosforico estremo che forma rapidamente H₃Po₄. Questa reazione è esotermica, il che significa che il calore viene prodotto durante lo stesso.

Reazione di ossido di fosforo (V) con acqua per formare l'acido fosforico H₃Po₄. Autore: Marilú Stea.

La reazione di p₄O₁₀ con l'acqua porta alla formazione di una miscela di acidi fosforici la cui composizione dipende dalla quantità di acqua e condizioni.

La reazione con gli alcoli porta alla formazione di esteri di acido fosforico o acido polimerico a seconda delle condizioni sperimentali.

P₄O₁₀ + 6 ROH → 2 (RO)₂Po.Oh + 2 ro.PO (OH)₂

Con ossidi di base formano fosfati solidi.

È corrosivo. Può reagire pericolosamente con acido formico e basi inorganiche come idrossido di sodio (NaOH), ossido di calcio (CaO) o carbonato di sodio NA₂Co₃.

Se viene versata una soluzione di acido perclorico HCLO₄ e cloroformio CHCL₃ Nell'ossido di fosforo (V) P₄O₁₀ Si verifica un'esplosione violenta.

Altre proprietà

Non è infiammabile. Non favorisce la combustione. Tuttavia, la sua reazione d'acqua è così violenta ed esotermica che potrebbe esserci un rischio di incendio.

Ottenimento

Può essere preparato mediante ossidazione diretta del fosforo in una corrente di aria secca. Il fosforo quando il contatto in eccesso di ossigeno viene ossidato formando ossido di fosforo (V).

P₄ + 5 o₂ → p₄O₁₀

Presenza in natura

L'ossido di fosforo (V) si trova in minerali come Ilmenite, Rutilo e Zircón.

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L'ilmenite è un minerale che contiene ferro e titanio e talvolta ha ossido di fosforo (V) in concentrazioni che variano tra lo 0,04 e lo 0,33% in peso. Rutilo è un minerale di ossido di titanio e può contenere circa lo 0,02% in peso di p₂O₅.

Le sabbie zircón (un minerale di elemento zirconio) hanno ossido di fosforo (V) a 0,05-0,39% in peso.

Applicazioni

Come agente disidratante e secante

Per la sua grande avidità per l'acqua, è uno degli agenti disidratanti più noti ed efficaci a temperature inferiori a 100 ° C.

Può estrarre acqua da sostanze considerate agenti disidratanti. Ad esempio, è possibile rimuovere l'acqua dall'acido solforico H₂SW₄ rendendolo così₃ e acido nitrico HNO₃ trasformandolo in n₂O₅.

Disidratazione dell'acido solforico a causa dell'ossido di fosforo (V). Autore: Marilú Stea.

Fondamentalmente può asciugare tutti quei liquidi e gas con cui non reagisce, quindi consente di rimuovere tracce di umidità dai sistemi a vuoto.

Nelle reazioni di chimica organica

L'ossido di fosforo (V) serve a chiudere gli anelli di composti organici e altre reazioni di condensa.

Permette di sterilizzare gli acidi organici con la possibilità di distinguere tra acidi carbossilici alifatici primari (catena carbonizzata senza anelli con il gruppo -cooh ad un'estremità) e acidi aromatici (gruppo -coh collegato all'anello del benzene), poiché quest'ultimo non reagisce.

Serve anche a eliminare una molecola H₂O degli amidas r (c = o) nh₂ E li rende nitrili r-cn. Inoltre, catalizza o accelera l'ossigenazione, la deidrogenazione e la polimerizzazione delle reazioni di bitume.

Il p₄O₁₀ È ampiamente utilizzato nei laboratori di chimica organica. Autore: JDN2001CN0. Fonte: Pixabay.

Nel raffinazione del carburante

Dagli anni '30 del ventesimo secolo, alcuni studi hanno indicato che l'ossido di fosforo (V) esercitava un'azione di raffinazione del gas, aumentando il suo ottano.

L'azione di raffinazione di P₄O₁₀ È dovuto principalmente alle reazioni di condensa (unione di diverse molecole) e non di polimerizzazione (legame di molecole uguali).

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Il p₄O₁₀ Accelera idrocarburi alomatici diretti con idrocarburi di olefina, conversione di olefina in nafthens e polimerizzazione parziale. La reazione di alchilazione aumenta il numero di ottano di benzina.

In questo modo si ottiene una benzina raffinata di alta qualità.

Alcuni derivati ​​dell'olio possono essere migliorati dall'azione di P₄O₁₀ Nelle sue molecole. Autore: drpeperscott230. Fonte: Pixabay.

In varie applicazioni

L'ossido di fosforo (V) serve:

- Preparare l'acido fosforico H₃Po₄

- Ottieni esteri di acrilato e tensioattivo

- Preparare gli esteri fosfato usati come ritardanti di fiamma, solventi e diluenti

- Conversione del fosforo tricloruro in fosforo ossicloruro

- Reagente di laboratorio

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- Aumenta il punto di fusione dell'asfalto

- Servire come molecola standard nella determinazione del fosforo o dei fosfati nella roccia fosfatica, ai fertilizzanti e al cemento di Portland, sotto forma di P₂O₅

- Migliora i collegamenti tra alcuni polimeri e lo strato di avorio che i denti possiedono

Alcuni occhiali speciali come i tubi a vuoto devono usare p₄O₁₀ durante la sua produzione. Tvezymer [dominio pubblico]. Fonte: Wikimedia Commons.

Rischi

L'ossido di fosforo (V) deve essere mantenuto in contenitori sigillati e in luoghi freschi, asciutti e ben ventilati.

Questo serve a impedirlo di non contattare l'acqua, in quanto può reagire violentemente con essa, generando molto calore, al punto di bruciare materiali vicini che sono combustibili.

La polvere di ossido di fosforo (V) è irritante per gli occhi e il tratto respiratorio e corrosivo per la pelle. Può produrre ustioni negli occhi. Per ingestione causano ustioni interne fatali.

Riferimenti

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