ফসফরাস পেন্টক্সাইড

ফসফরাস পেন্টক্সাইড (ইংরেজি: Phosphorus pentoxide) একটি রাসায়নিক যৌগ, যার সংকেত হচ্ছে P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10 \,}}} (এর প্রচলিত নামের উৎপত্তি এর পরীক্ষালব্ধ সংকেত P 2 O 5 {\displaystyle {\ce {P2O5 \,}}} থেকে)। সাদা বর্ণের স্ফটিকাকার এই কঠিন পদার্থটি ফসফোরিক অ্যাসিড এর নিরূদিত রূপ। এটি একটি শক্তিশালী বিশুষ্কীকারক (desiccant) এবং নিরূদক পদার্থ। ফসফরাস পেন্টক্সাইড অন্তত চারটি ভিন্ন গঠন বা রূপভেদে কেলাসিত হয়। সবচেয়ে সুপরিচিত রূপভেদ, যা একটি স্বল্প-সুস্থিত (metastable) রূপ, তার রাসায়নিক সংকেত হচ্ছে P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10\,}}} । দুর্বল ভ্যান ডার ওয়াল্‌স বল দ্বারা এই অণুগুলো একটি ষড়কোণীয় কেলাস জালিকার মধ্যে আবদ্ধ থাকে (যদিও, অণুগুলোর উচ্চ প্রতিসাম্য থাকা স্বত্বেও, এদের কেলাসের প্যাকিং আবদ্ধ প্যাকিং নয়)। P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10\,}}} এর গঠন কাঠামো, T d {\displaystyle T_{d}\,} প্রতিসম বিন্দু গ্রুপ-বিশিষ্ট অ্যাডামান্টেন (adamantane; C 4 H 16 or ( CH 4 ) ( CH 2 ) 6 {\displaystyle {\ce {C4H16\,\,{\it {or}}\,\,(CH4)(CH2)6}}} ) এর কথা মনে করিয়ে দেয়। সংশ্লিষ্ট ফসফরাস অ্যাসিড, P 4 O 6 {\displaystyle {\ce {P4O6 \,}}} , এর অ্যানহাইড্রাইড এর সাথে এটি নিবিড়ভাবে সম্পর্কিত। পরেরটায় প্রান্তীয় অক্সো- মূলকের ঘাটতি রয়েছে। এর ঘনত্ব ২.৩০ গ্রাম/সেমি৩। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে এর স্ফুটনাংক ৪২৩ °সে (৭৯৩ °ফা); আরও দ্রুত তাপ দিলে এটি ঊর্ধ্বপাতিত হতে পারে। পটাশিয়াম পেন্টক্সাইডের বাষ্পকে দ্রুত ঘনীভূত করে এই রূপ গঠন করা যায়, যার ফলস্বরূপ একটি অতি আর্দ্রতা বা পানিগ্রাহী (hygroscopic) কঠিন পদার্থ তৈরি হয়। এর অন্যান্য রূপভেদগুলো পলিমারীয়, তবে প্রত্যেক ক্ষেত্রেই ফসফরাস পরমাণুসমূহ অক্সিজেন পরমাণুর একটি চতুষ্তলক দ্বারা আবদ্ধ থাকে, যার একটি প্রান্তীয় P = O {\displaystyle {\ce {P=O\,}}} বন্ধন গঠন করে যেখানে ফসফরাস-অক্সিজেন একক বন্ধনকে, প্রান্তীয় অক্সিজেনের p − {\displaystyle p-} অরবিটাল ইলেকট্রন দান করে দ্বিবন্ধন গঠন করে। যৌগটিকে একটি বদ্ধ পাত্রে বেশ কয়েক ঘণ্টা যাবৎ উত্তপ্ত করে, বিগলিত যৌগকে কয়েক ঘণ্টা উচ্চ তাপমাত্রায় রেখে তারপর শীতল করে কঠিন অবস্থায় আনলে, এর বৃহদাণবিক (macro-molecular) আকার গঠন করা যায়। স্বল্প-সুস্থিত অর্থোরম্বিক "O"-আকার (ঘনত্ব ২.৭২ গ্রাম/সেমি৩, গলনাংক ৫৬২ °সে (১,০৪৪ °ফা), একটি স্তরীভূত কাঠামো গ্রহণ করে যেখানে পরস্পর-সংযুক্ত P 6 O 6 {\displaystyle {\ce {P6O6\,}}} বলয় বিদ্যমান থাকে (যা কিছু কিছু নির্দিষ্ট পলিসিলিকেট এর কাঠামোর সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ)। এর সুস্থিত রূপটি উচ্চতর ঘনত্ব দশাবিশিষ্ট (এটিও অর্থোরম্বিক), যা তথাকথিতভাবে O'-আকার নামে পরিচিত। এটি একটি ত্রিমাত্রিক কাঠামোবিশিষ্ট গঠন, যার ঘনত্ব ৩.৫ গ্রাম/সেমি৩। অবশিষ্ট রূপভেদটি অনিয়ত বা কাঁচসদৃশ গঠনের; অন্য যেকোন রূপভেদের সাথে মিশিয়ে এটি তৈরি করা যায়। পর্যাপ্ত পরিমাণে অক্সিজেনের ( O 2 {\displaystyle {\ce {O_2}}} ) সাথে টেট্রা-ফসফরাসের দহনের মাধ্যমে P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10\,}}} প্রস্তুত করা যায়: P 4 + 5 O 2 ⟶ P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4 + 5O_2 -> P4O10 \,}}} বিংশ শতাব্দির অধিকাংশ সময়জুড়ে, গাঢ় বিশুদ্ধ ফসফোরিক অ্যাসিড এর যোগান দেওয়ার জন্য, ফসফরাস পেন্টক্সাইড ব্যবহৃত হত। তাপীয় প্রক্রিয়ায়, শ্বেত ফসফরাসের দহন বিক্রিয়ায় প্রাপ্ত ফসফরাস পেন্টক্সাইডকে লঘু ফসফোরিক অ্যাসিডে দ্রবীভূত করে গাঢ় অ্যাসিড প্রস্তুত করা হত। বিশোধন প্রযুক্তির উন্নয়নের ফলে, "সিক্ত ফসফোরিক অ্যাসিড প্রক্রিয়া" তাপীয় প্রক্রিয়ার জায়গা নিয়েছে, যার ফলে শুরুর ধাপ হিসেবে শ্বেত ফসফরাস উৎপাদনের প্রয়োজনীয়তা ফুরিয়ে গেছে। ফসফোরিক অ্যাসিডকে নিরূদিত করে ফসফরাস পেন্টক্সাইড পাওয়া সম্ভব নয়, কেননা মেটাফসফোরিক অ্যাসিডকে তাপ দিলে তা পানিশূন্য না হয়েই ফুটতে থাকবে। ফসফরাস পেন্টক্সাইড একটি শক্তিশালী নিরূদক, যা এর আর্দ্রবিশ্লেষণের তাপোৎপাদী প্রকৃতি থেকে বোঝা যায়: P 4 O 10 + 6 H 2 O ⟶ 4 H 3 PO 4 ; Δ H = − 177 kJ {\displaystyle {\ce {P4O10\,+\,6H2O->4H3PO4\quad ;{\Delta H}\,=\,-177kJ\,}}} তা স্বত্বেও, নিরূদক হিসেবে এর ব্যবহার বেশ সীমিত, কেননা এর প্রতিরক্ষামূলক আবরণ তৈরির একটা প্রবণতা রয়েছে যা অনিঃশেষিত পদার্থকে আরও নিরূদিত হওয়া থেকে রক্ষা করে। P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10 \,}}} এর দানাদার রূপ শোষকাধার (desiccator)-এ ব্যবহৃত হয়। P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10 \,}}} এর শক্তিশালী বিশুষ্কীকরণ ক্ষমতার সাথে সঙ্গতি রেখে, জৈব সংশ্লেষণে নিরূদক হিসেবে এই যৌগ ব্যবহার করা হয়। এর সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ হচ্ছে প্রাথমিক অ্যামাইড থেকে নাইট্রাইল প্রস্তুতিতে: P 4 O 10 + RC − O − NH 2 ⟶ P 4 O 9 ( OH ) 2 + RCN {\displaystyle {\ce {P4O10 \, + \, RC-O-NH2 -> P4O9(OH)2 \, + \, RCN \,}}} উপরিল্লিখিত অপর উৎপাদ P 4 O 9 ( OH ) 2 {\displaystyle {\ce {P4O9(OH)2 \,}}} হচ্ছে P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10\,}}} এর পানি সংযোজন বিক্রিয়া থেকে পাওয়া অসংজ্ঞায়িত উৎপাদের একটি আদর্শ রূপ। বিকল্পভাবে, যখন কার্বক্সিলিক অ্যাসিড এর সাথে বিক্রিয়া ঘটে, তখন ঐ অ্যাসিডের সংশ্লিষ্ট অ্যানহাইড্রাইড উৎপন্ন হয়: P 4 O 10 + RCO 2 H ⟶ P 4 O 9 ( OH ) 2 + [ RC ( O ) ] 2 O {\displaystyle {\ce {P4O10 \, + \, RCO2H -> P4O9(OH)2 \, + \, [RC(O)]2O \,}}} ওনোডেরা বিকারক নামে পরিচিত, ডাই-মিথাইল সালফোক্সাইড (ডিএমএসও; ( CH 3 ) 2 − S = O {\displaystyle {\ce {(CH3)2-S=O \,}}} ) মাধ্যমে দ্রবীভূত P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10\,}}} , অ্যালকোহলসমূহের জারণের জন্য ব্যবহার করা হয়। এই বিক্রিয়া সোয়ার্ন জারণ (Swern oxidation) এর কথা মনে করিয়ে দেয়। P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10\,}}} এর বিশুষ্কীকরণের ক্ষমতা অনেক খনিজ অম্লকে তার অ্যানহাইড্রাইডে পরিণত করার জন্য যথেষ্ট। উদাহরণস্বরূপ, HNO 3 {\displaystyle {\ce {HNO3\,}}} (নাইট্রিক অ্যাসিড) থেকে N 2 O 5 {\displaystyle {\ce {N2O5\,}}} (নাইট্রোজেন পেন্টাঅক্সাইড), H 2 SO 4 {\displaystyle {\ce {H2SO4\,}}} (সালফিউরিক অ্যাসিড) থেকে SO 3 {\displaystyle {\ce {SO3\,}}} (সালফার ট্রাইঅক্সাইড), HClO 4 {\displaystyle {\ce {HClO4\,}}} (পারক্লোরিক অ্যাসিড) থেকে Cl 2 O 7 {\displaystyle {\ce {Cl2O7\,}}} (ক্লোরিন হেপ্টাঅক্সাইড), CF 3 SO 3 H {\displaystyle {\ce {CF3SO3H\,}}} (ট্রাইফ্লিক অ্যাসিড) থেকে ( CF 3 ) 2 S 2 O 5 {\displaystyle {\ce {(CF3)2S2O5\,}}} (ট্রাইফ্লোরোমিথেন সালফোনিক অ্যানহাইড্রাইড) ইত্যাদি। বাণিজ্যিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ P 4 O 6 {\displaystyle {\ce {P4O6\,}}} এবং P 4 O 10 {\displaystyle {\ce {P4O10\,}}} ছাড়াও, এদের অন্তর্বর্তী কাঠামোবিশিষ্ট আরও কিছু অক্সাইড পাওয়া যায়। ফসফরাস পেন্টক্সাইড নিজে অদাহ্য। ঠিক সালফার ট্রাইঅক্সাইড এর মত, এটি পানির এবং পানি আছে এমন পদার্থের (যেমন- কাঠ, তুলা) সাথে তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে তাপ নির্গমন করে, এমনকি এসব বিক্রিয়ার উচ্চ তাপোৎপাদী প্রবণতার কারণে আগুন-ও ধরে যেতে পারে। এটা ধাতুর জন্য ক্ষয়কারক এবং উচ্চমাত্রায় প্রদাহ সৃষ্টিকারী - এই যৌগ চোখ, ত্বক, শ্লৈষ্মিক ঝিল্লি, এবং শ্বাসনালীতে তীব্র প্রদাহের উদ্রেক করতে পারে (এমনকি ঘনমাত্রা ১ মিগ্রা/মিটার৩ এর মত লঘু হলেও)। Luer, B.; Jansen, M. "Crystal Structure Refinement of Tetraphosphorus Nonaoxide, P4O9" Zeitschrift fur Kristallographie 1991, volume 197, pages 247-8. ইটনের বিকারক