Фосфор пентоксид

Фосфор пентоксид — хемиско соединение со молекулска формула P<sub>4</sub>О<sub>10</sub> (името му е изведено од емпириската формула, P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>). Претставува бела, кристална супстанца, која е анхидрид на фосфорната киселина. Има својство на моќен исушувач и дехидратационо средство.
1 Структура
Фосфор пентоксидот кристализира во најмалку четири полиморфни облици. Најпознат е метастабилниот облик, прикажан на сликата, кој е составен од молекули на P<sub>4</sub>О<sub>10</sub>. Слабите Ван дер Валсови сили ги држат молекулите заедно во шестаголна решетка (сепак, и покрај високата симетричност на молекулите, кристалното пакување не е блиско пакување). Структурата на P<sub>4</sub>О<sub>10</sub> молекулата потсетува на молекулата на органското соединение адамантан со ''T''<sub>d</sub> симетрична група. Ова соединение е сродно со соодветниот анхидрид на фосфорестата киселина, P<sub>4</sub>O<sub>6</sub>, кое нема терминални оксо функционални групи. Густината на фосфор пентоксидот е 2,30 г/cм<sup>3</sup>, точката на вриење му е 423 °C под атмосферски притисок, а ако се загрева побрзо може да сублимира. Со брзо кондензирање на пареата на фосфор пентоксидот се добива исклучително хигроскопна цврст облик на оваа соединение.
Другите полиморфни облици на фосфор пентоксидот се полимерни, но за сите е карактеристично тоа што атомите на фосфор се врзани за тетраедар од кислородни атоми, со една P=O хемиска врска која вклучува донирање на p-орбиталните електрони на терминалниот кислород на антиврзувачките фосфор-кислород единечни врски. Макромолекуларниот облик може да се добие со загревање на соединението во запечатена цевка во рок од неколку часа и одржување на стопената маса на висока температура пред нејзино ладење до стврднување. Метастабилната орторомпска, „О“-облик (со густина од 2,72 г/cм<sup>3</sup> и точка на топење од 562 °C), има слоевита структура, која се состои од меѓусебно поврзани P<sub>6</sub>O<sub>6</sub> прстени. Стабилниот облик е фаза со поголема густина, која е исто така орторомпска, и се нарекува O' облик. Таа има густина од 3,5 г/cм<sup>3</sup>. Останатиот полиморфен облик е стаклест или аморфен, кој може да се добие со соединување на било кој од останатите облици.
дел од o′-(P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)<sub>∞</sub> слој, сложување на o′-(P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)<sub>∞</sub> слоеви
2 Добивање
P<sub>4</sub>О<sub>10</sub> се добива со горење на тетрафосфор со доволна количина на кислород:
: P<sub>4</sub> + 5 O<sub>2</sub> → P<sub>4</sub>O<sub>10</sub>
Во поголемиот дел од 20-от век, фосфор пентоксидот бил користен за добивање на концентрирана, чиста фосфорна киселина. Во текот на овој топлински процес, фосфор пентоксидот добиен со горење на бел фосфор бил растворуван во разредена фосфорна киселина за да се добие концентрирана фосфорна киселина. Напредокот во филтер технологијата довел до „процес на влажна фосфорна киселина“ кој го заменил топлинскиот процес, па затоа нема потреба за добивање на бел фосфор како почетен материјал.
3 Употреба
Фосфор пентоксидот е моќно дехидратационо средство, а неговата хидролиза е јака егзотермна реакција:
: P<sub>4</sub>O<sub>10</sub> + 6 H<sub>2</sub>O → 4 H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> (–177 kJ)
Сепак, неговата корисност како средство за сушење е ограничена, бидејќи има тенденција да образува заштитна вискозна обвивка која ја инхибира понатамошната дехидратација. Затоа во ексикаторите се користи зрнест облик на фосфор пентоксидот.
Поради неговата голема моќ за дехидратација, P<sub>4</sub>O<sub>10</sub> се користи во органските синтези. Најголемата примена е за претворање на примарните амиди во нитрили:: P<sub>4</sub>O<sub>10</sub> + RC(O)NH<sub>2</sub> → P<sub>4</sub>O<sub>9</sub>(OH)<sub>2</sub> + RCN
Копродуктот P<sub>4</sub>O<sub>9</sub>(OH)<sub>2</sub> е идеализирана формула за недефинирани производи кои се добиваат како резултат на хидратацијата на P<sub>4</sub>O<sub>10</sub>.
Кога се меша со карбоксилна киселина, резултатот е соодветен анхидрид:: P<sub>4</sub>O<sub>10</sub> + RCO<sub>2</sub>H → P<sub>4</sub>O<sub>9</sub>(OH)<sub>2</sub> + [RC(O)]<sub>2</sub>O
Исушувачната моќ на P<sub>4</sub>O<sub>10</sub> е доволно јака за да претвори многу неоргански киселини во нивните анхидриди. Примери се: HNO<sub>3</sub> се претвора во N<sub>2</sub>O<sub>5</sub>; H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> се претвора во SO<sub>3</sub>; HClO<sub>4</sub> се претвора во Cl<sub>2</sub>O<sub>7</sub>; CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H се претвора во (CF<sub>3</sub>)<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>5</sub>.
4 Сродни фосфорни оксиди
Освен комерцијално важните P<sub>4</sub>O<sub>6</sub> и P<sub>4</sub>О<sub>10</sub>, познати се и фосфорни оксиди со интермедијарни структури.
5 Опасности
Фосфор пентоксидот не е запалив. Исто како сулфур триоксидот, тој енергично реагира со вода и супстанци кои содржат вода, како дрво или памук, ослободувајќи топлина, што може да предизвика пожар. Тој е корозивен за метали и делува многу иритирачки - може да предизвика сериозни изгореници на очите, кожата, мукозната мембрана и респираторниот тракт, дури и во концентрации од 1 мг/м<sup>3</sup>.
6 Поврзано
*Фосфор триоксид