Оксид фосфора(V)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «P2O5»)
Перейти к: навигация, поиск
Оксид фосфора(V)
Оксид фосфора(V)
Оксид фосфора(V)
Общие
Систематическое
наименование
Оксид фосфора(V)
Хим. формула P4O10
Физические свойства
Состояние белый порошок
Молярная масса 283.889 г/моль
Плотность 2.39 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 420оС(Н-форма),569 (О-форма)
Т. кип. возгоняется при 359 (Н-форма) °C
Энтальпия образования -3010,1 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде реагирует
Классификация
Рег. номер CAS [[1] (P2O5)
[16752-60-6] (P4O10 1314-56-3] (P2O5)
[16752-60-6] (P4O10]
)
PubChem 14812
SMILES
ChemSpider 14128
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иначе.

Пентаокс́ид фосфора, также оксид фосфора(V) (фо́сфорный ангидрид, пятиокись фосфора) — неорганическое химическое соединение класса кислотных оксидов с формулой P4O10, также используется формула P2O5.

Строение[править | править вики-текст]

Пары оксида фосфора(V) имеют состав P4O10. Твердый оксид склонен к полиморфизму. Существует в аморфном стекловидном состоянии и кристаллическом. Для кристаллического состояния известны две метастабильные модификации пентаоксида фосфора — гексагональная Н-форма (а = 0,744 нм, = 87°, пространств, гр. R3С) и орторомбическая О-форма (а = 0,923 нм, b — 0,718 нм, с = 0,494 нм, пространств, гр. Рпат), а также одна стабильная орторомбическая О-форма (а =1,63 нм, b= 0,814 нм, с =0,526 нм, пространств. гр. Fdd2). Молекулы P2O5 (Н-форма) построены из 4 групп PO4 в виде тетраэдра, вершины которого занимают атомы фосфора, 6 атомов кислорода располагаются вдоль ребер, а 4 — по оси третьего порядка тетраэдра. Эта модификация легко возгоняется (360оС) и активно взаимодействует с водой. Другие модификации имеют слоистую полимерную структуру из тетраэдров PO4, объединенные в 10-членные (О-форма) и 6-членные (О'-форма) кольца. Эти модификации имеют более высокую температуру возгонки (~580оС) и менее химически активны. H-форма переходит в О-форму при 300—360оC.

Свойства[править | править вики-текст]

P4O10 очень активно взаимодействует с водой (H-форма поглощает воду даже со взрывом), образуя смеси фосфорных кислот, состав которых зависит от количества воды и других условий:

\mathsf{P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4}

При сильном нагревании распадается на:

\mathsf{P_4O_{10} \rightarrow P_4O_6 + 2O_2}

Он также способен извлекать воду из других соединений, представляя собой сильное дегидратирующее средство:

\mathsf{4HNO_3 + P_4O_{10} \rightarrow 4HPO_3 + 2N_2O_5}
\mathsf{4HClO_4 + P_4O_{10} \rightarrow (HPO_3)_4 + 2Cl_2O_7}

Оксид фосфора(V) широко применяется в органическом синтезе. Он реагирует с амидами, превращая их в нитрилы:

\mathsf{P_4O_{10} + RCONH_2 \rightarrow P_4O_9(OH)_2 + RCN}

Карбоновые кислоты переводит в соответствующие ангидриды:

\mathsf{P_4O_{10} + 12RCOOH \rightarrow 4H_3PO_4 + 6(RCO)_2O}

Оксид фосфора(V) также взаимодействует со спиртами, эфирами, фенолами и другими органическими соединениями. При этом происходит разрыв связей P—О—P и образуются фосфорорганические соединения. Реагирует с NH3 и с галогеноводородами, образуя фосфаты аммония и оксигалогениды фосфора:

\mathsf{P_4O_{10} + 8PCl_3 + O_2 \rightarrow 12POCl_3}

При сплавлении P4O10 с основными оксидами образует различные твёрдые фосфаты, природа которых зависит от условий реакции.

Получение[править | править вики-текст]

Оксид фосфора(V) получают сжиганием фосфора. Технологический процесс происходит в камере сжигания и включает в себя окисление элементарного P предварительно осушенным воздухом, осаждение P4O10 и очистку отходящих газов. Очищают полученный пентаоксид возгонкой.

\mathsf{4P + 5O_2 \rightarrow P_4O_{10}}

Технический продукт имеет вид белой снегообразной массы, состоящей из смеси разных форм P4O10.

Применение[править | править вики-текст]

P4O10 применяют как осушитель газов и жидкостей. Также он является промежуточным продуктом в производстве ортофосфорной кислоты H3PO4 термическим способом.

Широко используется в органическом синтезе в реакциях дегидратации и конденсации.

Литература[править | править вики-текст]

  • Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001
  • Реми Г. «Курс неорганической химии» М.: Иностранная литература, 1963
  • Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон «Современная неорганическая химия» М.: Мир, 1969
  • Зефиров Н.С. и др. т.5 Три-Ятр // Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9