Русская Википедия:Оксид фосфора(V)

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

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—360^оC.

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