- Фосфорный ангидрид
-
Оксид фосфора(V) Общие Систематическое наименование Оксид фосфора(V) Химическая формула P2O5 Отн. молек. масса 283.889 а. е. м. Молярная масса 283.889 г/моль Физические свойства Плотность вещества 2.39 г/см³ Состояние (ст. усл.) белый порошок Термические свойства Температура плавления 420оС(Н-форма),569 (О-форма) °C Температура кипения возгоняется при 359 (Н-форма) °C Энтальпия (ст. усл.) -3010,1 кДж/моль Химические свойства Растворимость в воде реагирует г/100 мл Классификация номер CAS [1314-56-3] (P2O5)
[16752-60-6] (P4O10)
Пентаокс́ид фосфора (фо́сфорный ангидрид, пятиокись фосфора, оксид (V) фосфора — P2O5, кислотный оксид.Содержание
Строение
Пары оксида фосфора (V) имеют состав P4O10. Твердый оксид склонен к полиморфизму. Существует в аморфоном 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 P4O10 (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, также построенную 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
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:
- P4O10 + 6H2O (ж) → 4H3PO4 (-177 кДж)
Он также способен извлекать воду из других соединений, представляя собой сильное дегидратирующее средство:
- 2HNO3 + P2O5 → 2HPO3 + N2O5;
- 4HClO4 + P4O10 → (НРО3)4 + 2Cl2O7.
Оксид фосфора (V) широко применяется в органическом синтезе. Он реагирует с амидами, превращая их в нитрилы:
- P4O10 + RC(O)NH2 → P4O9(OH)2 + RCN
Карбоновые кислоты переводит в соотвествующие ангидриды:
- P4O10 + RCO2H → P4O9(OH)2 + [RC(O)]2O
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:
- P4O10 + 8PCl3 + O2 → 12Cl3PO
При сплавлении P4O10 с основными оксидами образует различные твердые фосфаты, природа которых зависит от условий реакции.
Получение
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.
- P4 + 5O2 → P4O10 + 2984 кДж.
Технический продукт имеет вид белой снегообразной массы, состоящей из смеси разных форм P4O10.
Применение
P4O10 применяют как осушитель газов и жидкостей. Также он является промежуточным продуктом в производстве ортофосфорной киcлоты H3PO4 термическим способом.
Широко используется в органическом синтезе в реакциях дегидратации и конденсации.
Литература
- 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
Wikimedia Foundation. 2010.