Fosforpentoksid
Strukturell formel | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Generell | ||||||||||||||||
Etternavn | Fosforpentoksid | |||||||||||||||
andre navn |
|
|||||||||||||||
Molekylær formel | P 4 O 10 | |||||||||||||||
Kort beskrivelse |
fargeløst, luktfritt, hygroskopisk fast stoff |
|||||||||||||||
Eksterne identifikatorer / databaser | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
eiendommer | ||||||||||||||||
Molarmasse | 283,92 g mol −1 | |||||||||||||||
Fysisk tilstand |
fast |
|||||||||||||||
tetthet |
|
|||||||||||||||
Smeltepunkt |
|
|||||||||||||||
Sublimeringspunkt |
362 ° C (under normalt trykk) |
|||||||||||||||
løselighet |
nedbrytes til fosforsyre med vann |
|||||||||||||||
sikkerhetsinstruksjoner | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
MAK |
|
|||||||||||||||
Så langt som mulig og vanlig, brukes SI-enheter . Med mindre annet er angitt, gjelder oppgitte data standardbetingelser . |
Fosforpentoksyd , mer presist diphosphorus pentoksyd , er et oksyd av det elementet fosfor og tilhører gruppen av fosforoksyder . Det er et fargeløst, luktfritt, ekstremt hygroskopisk pulver som omdannes til fosforsyre i en sterkt eksoterm reaksjon med vann .
Selv om det lenge har vært kjent at molekylet kan beskrives med den empiriske formelen P 4 O 10 , har det historiske navnet (di) fosforpentoksyd, dvs. P 2 O 5 (CAS-nummer 1314-56-3 ), blitt beholdt.
Produksjon
Fosforpentoksid dannes når hvitt fosfor brennes i en tørr luftstrøm med sterk varmeutvikling:
I tilfelle av en mangel på oksygen, fosfor trioksyd P 4 O 6 også dannes , i hvilke de fire “ytre” oksygenatomer (i den ovenfor angitte formel, dobbeltbundet til et fosforatom) mangler.
eiendommer
Fysiske egenskaper
Fosforpentoksid sublimerer ved 362 ° C , smeltepunktet kan bare bestemmes ved 562 ° C under trykk i en lukket ampulle.
Fosforpentoksid er polymorf . Omdannelsen av en sekskantet H-form skjer ved 450 ° C under trykk i løpet av 24 timer via væske- og glassfasen til den ortorombiske O-formen og videre til den stabile, likeledes ortorombiske O'-formen. Den ortorhombiske formen, som er stabil ved romtemperatur, krystalliserer seg med romgruppen Pnma (romgruppe nr. 62) og gitterparametrene a = 9,193 Å, b = 4,89 Å og c = 7,162 Å. Denne består av uendelige lag som består av seks ringer av PO 4 tetraeder. Det er også en metastabil trigonal struktur med romgruppen R 3 c (No. 161) og gitterparametre en = 10,2 Å og c = 13,5 Å. Denne består av isolerte P 4 O 10 molekyler. Det er også o-form, som ikke består av isolerte molekyler, men av kjeder av PO 4 tetraeder bundet av tre oksygenatomer . Denne formen er også ortorombisk, romgruppe Fdd 2 (nr. 43) , med gitterparametrene a = 16,31 Å, b = 8,155 Å og c = 5,265 Å. P 4 O 10 molekyler er tilstede i gassfasen . Ved hjelp av elektrondiffraksjon kunne bindingslengdene til P = O dobbeltbindingen bestemmes til å være 143 pm og PO enkeltbindingen til å være 160 pm. Bindningsvinklene er 123,5 ° for POP, 116,5 ° for O = PO og 101,6 ° for OPO.
Kjemiske egenskaper
Fosforpentoksid har en stor tendens til å absorbere vann og danne tetrametafosforsyre :
Likevekten er nesten helt på høyre side, slik at et vanndamptrykk på mindre enn 1,3 · 10 −4 Pa blir etablert i et lukket rom som inneholder fosforpentoksid .
Ytterligere vannabsorpsjon fører til den enkleste polyfosforsyre, difosforsyre
til ortofosforsyre
Den grove responsen
er sterkt eksoterm. Her blir en molær reaksjonsvarme på −377 kJ mol −1 realisert. Fosforpentoksid deler også vann fra forbindelser. Dette resulterer således fra salpetersyre , anhydridet av dinitrogenpentoksyd , fra perklorsyre , diklorheptoksydet , fra svovelsyre , svoveltrioksidet og fra malonsyre , karbonsuboksydet .
bruk
På grunn av likevekten som er presentert ovenfor, er fosforpentoksid et ekstremt effektivt tørkemiddel (se ekssikkator ): vannmolekyler fra den omgivende luften som kommer i kontakt med fosforpentoksid er veldig sterkt bundet. Kommersielle tørkemidler inneholder 75% fosforpentoksid og 25% inert uorganisk bæremateriale, noe som betyr at tørkemidlet forblir frittflytende. Graden av utmattelse av midlet vises ved å legge til vannindikatorer. Når vann absorberes, endrer den opprinnelig fargeløse indikatoren farge fra grønn, blågrønn til blå (vanninnhold ca. 33%).
Vann som finnes i gasser, væsker og faste stoffer har et høyere vanndamptrykk, som et resultat av at vannmolekylene gradvis vandrer nesten fullstendig til fosforpentoksidet. Dette påvirker også kjemisk bundet vann (se krystallvann ) og til og med separat bundet hydrogen og hydroksylgrupper i organiske molekyler eller biologisk materiale: Disse har også et visst vanndamptrykk, dvs. en OH-gruppe danner noen ganger et vannmolekyl med et tilstøtende hydrogenatom fordamper når luften er ekstremt tørr. Denne likevekten spiller ikke en rolle i luften som omgir oss og inneholder vanndamp, men en klump sukker i ekssikkatoren blir svart som en kake som er glemt i ovnen (som mistet vannet på samme måte på grunn av varmen).
Gjødsel inneholder fosfater som B. kaliumdihydrogenfosfat KH 2 PO 4 eller diammoniumhydrogenfosfat (NH 4 ) 2 HPO 4 , blir innholdet av fosfor ofte gis i form av fosforpentoksyd (P 2 O 5 ).
Selv om fosforpentoksid praktisk talt bare brukes som tørkemiddel i organisk kjemi , har det blitt vist eksperimentelt at kationen av fosforpentoksid er så reaktiv i gassfasen at det til og med er den mest stabile av alle karbon-hydrogenbindinger, nemlig den av metan , kan effektivt aktiveres ved romtemperatur .
Forbindelsen brukes industrielt til produksjon av meget ren termisk fosforsyre og til syntese av organiske fosforsyreestere . Implementeringen med eter fører til Trieste.
Mono- og diestere dannes med alkoholer .
sikkerhetsinstruksjoner
Fosforpentoksid forårsaker alvorlige forbrenninger . Derfor må hansker, åndedrettsvern og passende laboratorieklær brukes under håndtering.
Individuelle bevis
- ↑ a b c d e f g h i Oppføring av fosforpentoksid i GESTIS stoffdatabase til IFA , åpnet 1. februar 2016. (JavaScript kreves)
- ↑ a b c d e f g h i A. F. Holleman , N. Wiberg : Inorganische Chemie . 103. utgave. Volum 1: Grunnleggende og hovedgruppelementer. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0 , s. 898–899 (utdrag: Del A - Basics of the chemistry of hydrogen. Google book search ).
- ↑ Oppføring av difosforpentaoksid i klassifiserings- og merkelisten til European Chemicals Agency (ECHA), tilgjengelig 1. februar 2016. Produsenter eller distributører kan utvide den harmoniserte klassifiseringen og merkingen .
- ↑ Swiss Accident Insurance Fund (Suva): Grenseverdier - nåværende MAK- og BAT-verdier (søk etter 1314-56-3 eller fosforpentoksid ), tilgjengelig 2. november 2015.
- ^ AF Holleman , E. Wiberg , N. Wiberg : Lærebok for uorganisk kjemi . 91. - 100., forbedret og kraftig utvidet utgave. Walter de Gruyter, Berlin 1985, ISBN 3-11-007511-3 , s. 644.
- ↑ G. Brauer (Ed.): Handbook of Under uorganisk kjemi. 2. utgave. vol. 1, Academic Press, 1963, s. 541-542.
- ↑ D. Stachel, I. Svoboda, H. Fuess: Fosforpentoksid ved 233 K. I: Acta Crystallographica , C51, 1995, s. 1049-1050, doi: 10.1107 / S0108270194012126 .
- ^ DWJ Cruickshank: Forbedringer av strukturer som inneholder bindinger mellom Si, P, S eller Cl og O eller NV P 4 O 10 . I: Acta Crystallographica , 17, 1964, s. 677-679, doi: 10.1107 / S0365110X64001670 .
- ↑ EH Arbib, B. Elouadi, JP Chaminade, J. Darriet: Ny raffinering av krystallstrukturen til oP 2 O 5 . I: Journal of Solid State Chemistry , 127, 1996, s. 350-353, doi: 10.1006 / jssc.1996.0393 .
- Alf a b c d e f g Ralf Steudel : Chemistry of Non-Metals, Syntheses - Structures - Binding - Use , 4th Edition, 2014 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin / Boston, ISBN 978-3-11-030439 - 8 , s. 408-409, (tilgjengelig via De Gruyter Online).
- ↑ K. Schrödter, G. Better, T. Staffel, F. Wahl, T. Klein, T. Hofmann: fosforsyre og fosfater. I: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2008. doi : 10.1002 / 14356007.a19_465.pub3
- ↑ R. Crabtree: C-H binding aktivering: En radikal ikke-metall løsning. I: Naturkjemi . 1, 2009, s. 348-349. (Originalverk: N. Dietl, M. Engeser. H. Schwarz: Aktivering av C-H-bindingen av metan ved romtemperatur ved naken [P 4 O 10 ] + . I: Angewandte Chemie. 121, 2009, s. 4955 -4957 doi: 10.1002 / anie.200901596 )