Русская Википедия:Оксид фосфора(V)
Пентаоксид фосфора, также оксид фосфора(V) (фосфорный ангидрид, пятиокись фосфора) — неорганическое химическое соединение класса кислотных оксидов с формулой Шаблон:Химическая формула. Белый кристаллический порошок, реагирует с водой; ядовит.
Строение
Пары оксида фосфора(V) имеют состав P2O5. Твёрдый оксид склонен к полиморфизму. Существует в аморфном стекловидном состоянии и кристаллическом. Для кристаллического состояния известны две метастабильные модификации пентаоксида фосфора — гексагональная Н-форма (а = 0,744 нм, = 87°, пространственная группа R3С) и орторомбическая О-форма (а = 0,923 нм, b = 0,718 нм, с = 0,494 нм, пространственная группа Рпат), а также одна стабильная орторомбическая О-форма (а =1,63 нм, b= 0,814 нм, с =0,526 нм, пространственная группа Fdd2). Молекулы P4O10 (Н-форма) построены из 4 групп PO4 в виде тетраэдра, вершины которого занимают атомы фосфора, 6 атомов кислорода располагаются вдоль рёбер, а 4 — по оси третьего порядка тетраэдра. Эта модификация легко возгоняется (360°С) и активно взаимодействует с водой.
Другие модификации имеют слоистую полимерную структуру из тетраэдров PO4, объединённые в 10-членные (О-форма) и 6-членные (О'-форма) кольца. Эти модификации имеют более высокую температуру возгонки (~580°С) и менее химически активны. H-форма переходит в О-форму при 300—360оC.
Свойства
P2O5 очень активно взаимодействует с водой при нагреве (H-форма поглощает воду даже со взрывом), образуя смеси метафосфорных кислот, состав которых зависит от количества воды и других условий:<math>\mathsf{P_2O_{5} + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4}</math>
- При дальнейшем нагреве образует пирофосфорную кислоту:
- <math>\mathsf{2H_3PO_{4} \rightarrow H_4P_2O_7 + 2H_2O}</math>
- На холоде с водой образует метафосфорную кислоту:
- <math>\mathsf{P_2O_{5}+{H_2O} \rightarrow 2HPO_3}</math>
При сильном нагревании распадается на:
<math>\mathsf{2P_2O_{5} \rightarrow P_4O_6 + 2O_2\uparrow}</math>
Он также способен извлекать воду из других соединений, представляя собой сильное дегидратирующее средство:
- <math>\mathsf{4HNO_3 + P_4O_{10} \rightarrow 4HPO_3 + 2N_2O_5}</math>
- <math>\mathsf{4HClO_4 + P_2O_{5} \rightarrow 4HPO_3 + 2Cl_2O_7}</math>
Оксид фосфора(V) широко применяется в органическом синтезе. Он реагирует с амидами, превращая их в нитрилы:
- <math>\mathsf{P_4O_{10} + RCONH_2 \rightarrow P_4O_9(OH_2) + RCN}</math>
Карбоновые кислоты переводит в соответствующие ангидриды:
- <math>\mathsf{P_2O_{5} + 12RCOOH \rightarrow 4H_3PO_4 + 6(RCO)_2O}</math>
Оксид фосфора(V) также взаимодействует со спиртами, эфирами, фенолами и другими органическими соединениями. При этом происходит разрыв связей P—О—P и образуются фосфорорганические соединения. Реагирует с [[Аммиак|NHШаблон:Sub]] и с галогеноводородами, образуя фосфаты аммония и оксигалогениды фосфора:
- <math>\mathsf{P_2O_{5} + 8PCl_3 + O_2 \rightarrow 12POCl_3}</math>
При сплавлении P4O10 с основными оксидами образует различные твёрдые фосфаты, природа которых зависит от условий реакции.
Оксид активно взаимодействует с водой, поэтому его часто используют в качестве осушителя.
Получение
Оксид фосфора(V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода или воздуха. Технологический процесс происходит в камере сжигания и включает в себя окисление элементарного P предварительно осушенным воздухом, осаждение P2O5 и очистку отходящих газов. Очищают полученный пентаоксид возгонкой.
- <math>\mathsf{4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_{5}}</math>
Технический продукт имеет вид белой снегообразной массы, состоящей из смеси разных форм P4O10.
Основные сферы использования
P2O5 применяют как осушитель газов и жидкостей. Также он является промежуточным продуктом в производстве ортофосфорной кислоты H3PO4 термическим способом.
Широко используется в органическом синтезе в реакциях дегидратации и конденсации.
Физиологическое значение
Пентаоксид фосфора особо токсичен; относится ко второму классу опасности и в высоких концентрациях раздражает кожу и слизистые оболочки глаз.
ПДК в рабочей зоны - 1 мг/м³ (в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76).
ЛД50 на крысах и белых мышах при пероральном введении составляет 140 мг/кг.
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
- Шаблон:Книга
- Кузьменко, Ерёмин, Попков Начала химии 1 том стр. 364
Шаблон:Оксиды Шаблон:Соединения фосфора
