PHOSPHOROXID (V): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, GEWINNUNG, VERWENDUNG, RISIKEN - CHEMIE - 2025

Das Phosphoroxid (v) ist ein anorganischer Feststoff, der aus Sauerstoff und Phosphor (P) (O) gebildet wird. Seine empirische Formel lautet P ₂ O ₅ , während seine korrekte Summenformel P ₄ O ₁₀ lautet . Es ist ein sehr hygroskopischer weißer Feststoff, das heißt, er kann sehr leicht Wasser aus der Luft aufnehmen und reagiert sofort damit. Die Reaktion kann gefährlich sein, da sie einen schnellen Temperaturanstieg verursacht.

Seine hohe Neigung, Wasser zu absorbieren, hat dazu geführt, dass es als Trockenmittel in chemischen Labors sowie als Dehydrator einiger Verbindungen verwendet wird, dh um Wasser aus seinen Molekülen zu entfernen.

Phosphoroxid (v) -Pulver, P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Quelle: Wikimedia Commons.

Phosphoroxid (v) wird auch verwendet, um die Bindungsreaktionen verschiedener Kohlenwasserstoffmoleküle zu beschleunigen, eine Reaktion, die als Kondensation bezeichnet wird. Darüber hinaus können bestimmte organische Säuren in Ester umgewandelt werden.

Beispielsweise wurde es verwendet, um Benzin zu raffinieren, Phosphorsäure H ₃ PO ₄ herzustellen, Verbindungen zu erhalten, die zur Verzögerung des Feuers dienen, um Glas für Vakuumanwendungen herzustellen, unter vielen anderen Verwendungen.

Phosphoroxid (v) muss in dicht verschlossenen Behältern aufbewahrt werden, damit es nicht mit Luftfeuchtigkeit in Kontakt kommt. Es ist ätzend und kann Augen, Haut und Schleimhäute schädigen.

Struktur

Phosphoroxid (v) besteht aus Phosphor (P) und Sauerstoff (O), wobei Phosphor eine Wertigkeit von +5 und Sauerstoff -2 hat. Das Phosphoroxidmolekül (v) hat vier Phosphor- und zehn Sauerstoffatome und deshalb lautet seine korrekte Molekülformel P ₄ O ₁₀ .

Struktur des Phosphoroxidmoleküls (v), P ₄ O ₁₀ . Verfasser: Benjah-bmm27. Quelle: Wikimedia Commons.

Es liegt in drei kristallinen Formen vor, als amorphes Pulver und in glasartiger Form (als Glas). In der hexagonalen kristallinen Form befindet sich jedes der Phosphoratome an den Eckpunkten eines Tetraeders.

Nomenklatur

- Phosphoroxid (v)

- Phosphorpentoxid

- Diphosphoriges Pentoxid

- Phosphorpentoxid

- Phosphorsäureanhydrid

- Tetraphosphor-Decaoxid

Eigenschaften

Körperlicher Status

Kristalliner weißer Feststoff. Die häufigste Form sind hexagonale Kristalle.

Molekulargewicht

283,89 g / mol

Schmelzpunkt

562 ºC

Sublimationstemperatur

360 ºC bei 1 Atmosphärendruck. Dies bedeutet, dass es bei dieser Temperatur von fest zu gasförmig geht, ohne den flüssigen Zustand zu durchlaufen.

Dichte

2,30 g / cm ³

Löslichkeit

Sehr gut wasserlöslich. Löslich in Schwefelsäure. Unlöslich in Aceton und Ammoniak.

Chemische Eigenschaften

Phosphoroxid (v) absorbiert und reagiert extrem schnell mit Wasser aus der Luft und bildet Phosphorsäure H ₃ PO ₄ . Diese Reaktion ist exotherm, was bedeutet, dass dabei Wärme erzeugt wird.

Reaktion von Phosphoroxid (v) mit Wasser unter Bildung von Phosphorsäure H ₃ PO ₄ . Verfasser: Marilú Stea.

Die Reaktion von P ₄ O ₁₀ mit Wasser führt zur Bildung eines Gemisches von Phosphorsäuren, dessen Zusammensetzung von der Wassermenge und den Bedingungen abhängt.

Die Reaktion mit Alkoholen führt in Abhängigkeit von den Versuchsbedingungen zur Bildung von Estern der Phosphorsäure oder Polymersäure.

P ₄ O ₁₀ + 6 ROH → 2 (RO) ₂ PO.OH + 2 RO.PO (OH) ₂

Mit basischen Oxiden bildet es feste Phosphate.

Es ist ätzend. Es kann gefährlich mit Ameisensäure und anorganischen Basen wie Natriumhydroxid (NaOH), Calciumoxid (CaO) oder Natriumcarbonat Na ₂ CO ₃ reagieren .

Wenn eine Lösung aus Perchlorsäure HClO ₄ und Chloroform CHCl ₃ in Phosphoroxid (v) P ₄ O ₁₀ gegossen wird , tritt eine heftige Explosion auf.

Andere Eigenschaften

Es ist nicht brennbar. Es fördert nicht die Verbrennung. Die Reaktion mit Wasser ist jedoch so heftig und exotherm, dass Brandgefahr besteht.

Erhalten

Es kann durch direkte Oxidation von Phosphor in einem trockenen Luftstrom hergestellt werden. Wenn Phosphor mit überschüssigem Sauerstoff in Kontakt kommt, oxidiert er unter Bildung von Phosphoroxid (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Präsenz in der Natur

Phosphor (v) oxid ist in Mineralien wie Ilmenit, Rutil und Zirkon enthalten.

Ilmenit ist ein Mineral, das Eisen und Titan enthält und manchmal Phosphoroxid (v) in Konzentrationen enthält, die zwischen 0,04 und 0,33 Gew .-% variieren. Rutil ist ein Titanoxidmineral und kann etwa 0,02 Gew .-% P ₂ O _{5 enthalten} .

Zirkonsande (ein Mineral des Elements Zirkonium) haben Phosphoroxid (v) in 0,05 bis 0,39 Gew .-%.

Anwendungen

Als Dehydratisierungs- und Trocknungsmittel

Aufgrund seiner großen Gier nach Wasser ist es eines der bekanntesten Dehydratisierungsmittel und bei Temperaturen unter 100 ° C sehr wirksam.

Es kann Wasser aus Substanzen extrahieren, die selbst als Dehydratisierungsmittel gelten. Beispielsweise können Sie Wasser aus Schwefelsäure H ₂ SO ₄ entfernen, _{indem Sie} es in SO ₃ umwandeln, und aus Salpetersäure HNO _{3, indem Sie} es in N ₂ O ₅ umwandeln .

Dehydratisierung von Schwefelsäure durch Phosphoroxid (v). Verfasser: Marilú Stea.

Grundsätzlich kann es alle Flüssigkeiten und Gase trocknen, mit denen es nicht reagiert, sodass Feuchtigkeitsspuren aus Vakuumsystemen entfernt werden können.

In organischen chemischen Reaktionen

Phosphoroxid (v) dient zum Schließen von Ringen organischer Verbindungen und anderer Kondensationsreaktionen.

Es ermöglicht die Veresterung organischer Säuren mit der Möglichkeit, zwischen primären aliphatischen Carbonsäuren (Kohlenstoffkette ohne Ringe mit der -COOH-Gruppe an einem Ende) und aromatischen Säuren (-COOH-Gruppe am Benzolring) zu unterscheiden, da letztere nicht reagieren.

Es dient auch dazu, ein Molekül von H ₂ O aus den Amiden R (C = O) NH ₂ zu entfernen und sie in Nitrile R-CN umzuwandeln. Darüber hinaus katalysiert oder beschleunigt es die Sauerstoff-, Dehydrierungs- und Polymerisationsreaktionen von Bitumen.

P ₄ O ₁₀ wird häufig in Laboratorien für organische Chemie verwendet. Autor: jdn2001cn0. Quelle: Pixabay.

Bei der Kraftstoffraffinierung

Seit den 1930er Jahren zeigten bestimmte Studien, dass Phosphor (v) oxid eine raffinierende Wirkung auf Benzin ausübte und dessen Oktanzahl erhöhte.

Die Raffinierungswirkung von P ₄ O ₁₀ beruht hauptsächlich auf Kondensationsreaktionen (Vereinigung verschiedener Moleküle) und nicht auf Polymerisation (Vereinigung gleicher Moleküle).

P ₄ O ₁₀ beschleunigt die direkte Alkylierung aromatischer Kohlenwasserstoffe mit Olefinen, die Umwandlung von Olefinen in Naphthene und deren teilweise Polymerisation. Die Alkylierungsreaktion erhöht die Oktanzahl von Benzin.

Auf diese Weise wird ein hochwertiges raffiniertes Benzin erhalten.

Einige Erdölderivate können durch die Wirkung von P ₄ O ₁₀ auf ihre Moleküle verbessert werden . Autor: drpepperscott230. Quelle: Pixabay.

In verschiedenen Anwendungen

Phosphoroxid (v) wird verwendet, um:

- Phosphorsäure H ₃ PO _{4 herstellen}

- Acrylatester und Tenside erhalten

- Bereiten Sie Phosphatester vor, die als Flammschutzmittel, Lösungsmittel und Verdünnungsmittel verwendet werden

- Umwandlung von Phosphortrichlorid in Phosphoroxychlorid

- Laborreagenz

- Spezialgläser für Vakuumröhren herstellen

- Erhöhen Sie den Schmelzpunkt des Asphalts

- Als Standardmolekül bei der Bestimmung von Phosphor oder Phosphaten in Phosphatgestein, Düngemitteln und Portlandzement in Form von P ₂ O _{5 dienen}

- Verbessern Sie die Bindungen zwischen bestimmten Polymeren und der Elfenbeinschicht der Zähne

Einige Spezialgläser, beispielsweise für Vakuumröhren, erfordern bei ihrer Herstellung die Verwendung von P ₄ O ₁₀ . Tvezymer. Quelle: Wikimedia Commons.

Risiken

Phosphor (v) oxid sollte in verschlossenen Behältern und an kühlen, trockenen und gut belüfteten Orten aufbewahrt werden.

Dies dient dazu, zu verhindern, dass es mit Wasser in Kontakt kommt, da es heftig mit Wasser reagieren und viel Wärme erzeugen kann, bis brennbare Materialien in der Nähe verbrannt werden.

Phosphor (v) oxidstaub reizt die Augen und die Atemwege und wirkt ätzend auf die Haut. Kann Augenverbrennungen verursachen. Wenn es verschluckt wird, verursacht es tödliche innere Verbrennungen.

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