- estructura
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- Temperatura de sublimació
- densitat
- solubilitat
- propietats químiques
- altres propietats
- obtenció
- Presència a la natura
- usos
- Com a agent deshidratant i assecant
- En reaccions de química orgànica
- En refinació de combustibles
- En diverses aplicacions
- Riscos
- referències
El òxid de fòsfor (v) és un sòlid inorgànic format per fòsfor (P) i oxigen (O). La seva fórmula empírica és P 2 O 5, mentre que la seva fórmula molecular correcta és P 4 O 10. És un sòlid blanc molt higroscòpic, és a dir, pot absorbir aigua de l'aire molt fàcilment, reaccionant immediatament amb aquesta. La reacció pot ser perillosa doncs ocasiona un augment ràpid de la temperatura.
La seva alta tendència a absorbir aigua ha fet que s'utilitzi com a agent assecant en els laboratoris químics, així com deshidratant d'alguns compostos, és a dir, per eliminar aigua de les seves molècules.
Òxid de fòsfor (v) en pols, P 4 O 10. LHcheM. Font: Wikimedia Commons.
L'òxid de fòsfor (v) és utilitzat també per accelerar les reaccions d'unió de molècules de diversos hidrocarburs, sent una reacció anomenada condensació. A més, permet convertir certs àcids orgànics en èsters.
S'ha utilitzat per exemple per refinar gasolina, per preparar àcid fosfòric H 3 PO 4, per obtenir compostos que serveixen per retardar el foc, per fabricar vidres per a aplicacions de buit, entre molts altres usos.
L'òxid de fòsfor (v) s'ha de mantenir en recipients ben tancats per evitar que entri en contacte amb la humitat de l'aire. És corrosiu i pot fer mal en ulls, pell i mucoses.
estructura
L'òxid de fòsfor (v) està format per fòsfor (P) i oxigen (O), on el fòsfor posseeix valència de +5 i l'oxigen -2. La molècula d'òxid de fòsfor (v) posseeix quatre àtoms de fòsfor i deu d'oxigen i és per això que la seva fórmula molecular correcta és P 4 O 10.
Estructura de la molècula d'òxid de fòsfor (v), P 4 O 10. Autor: Benjah-bmm27. Font: Wikimedia Commons.
Existeix en tres formes cristal·lines, com pols amorf i en una forma vítria (com vidre). En la forma cristal·lina hexagonal cadascun dels àtoms de fòsfor es troba en els vèrtexs d'un tetraedre.
Nomenclatura
- Òxid de fòsfor (v)
- pentòxid de fòsfor
- pentòxid de difósforo
- pentòxid fosfòric
- Anhídrid fosfòric
- Decaóxido de tetrafósforo
propietats
estat físic
Sòlid blanc cristal·lí. La forma més comuna és la de vidres hexagonals.
pes molecular
283,89 g / mol
Punt de fusió
562 ºC
Temperatura de sublimació
360 ºC a 1 atmosfera de pressió. Vol dir que a aquesta temperatura passa de sòlid a gas sense passar per l'estat líquid.
densitat
2,30 g / cm 3
solubilitat
Molt soluble en aigua. Soluble en àcid sulfúric. Insoluble en acetona i amoníac.
propietats químiques
L'òxid de fòsfor (v) absorbeix i reacciona amb l'aigua de l'aire amb extremada rapidesa formant àcid fosfòric H 3 PO 4. Aquesta reacció és exotèrmica, el que significa que es produeix calor durant la mateixa.
Reacció de l'òxid de fòsfor (v) amb l'aigua per formar àcid fosfòric H 3 PO 4. Autora: Marilú Stea.
La reacció de la P 4 O 10 amb aigua condueix a la formació d'una barreja d'àcids fosfòrics la composició depèn de la quantitat d'aigua i de les condicions.
La reacció amb els alcohols condueix a la formació d'èsters de l'àcid fosfòric o d'àcids polimèrics depenent de les condicions experimentals.
P 4 O 10 + 6 ROH → 2 (RO) 2 PO.OH + 2 RO.PO (OH) 2
Amb òxids bàsics forma fosfats sòlids.
És corrosiu. Pot reaccionar de forma perillosa amb àcid fòrmic i amb bases inorgàniques com l'hidròxid de sodi (NaOH), l'òxid de calci (CaO) o el carbonat de sodi Na 2 CO 3.
Si s'aboca una solució d'àcid perclòric HClO 4 i cloroform CHCl 3 en òxid de fòsfor (v) P 4 O 10 ocorre una explosió violenta.
altres propietats
No és inflamable. No afavoreix la combustió. No obstant això, la seva reacció amb aigua és tan violenta i exotèrmica que pot haver risc d'incendi.
obtenció
Es pot preparar mitjançant l'oxidació directa de fòsfor en un corrent d'aire sec. El fòsfor quan entra en contacte amb excés d'oxigen s'oxida formant l'òxid de fòsfor (v).
P 4 + 5 O 2 → P 4 O 10
Presència a la natura
L'òxid de fòsfor (v) es troba en minerals com la ilmenita, el rútil i el zircó.
La ilmenita és un mineral que conté ferro i titani i en ocasions posseeix òxid de fòsfor (v) en concentracions que varien entre 0,04 i 0,33% en pes. El rútil és un mineral d'òxid de titani i pot contenir al voltant de 0,02% en pes de P 2 O 5.
Les sorres de zircó (un mineral de l'element zirconi) posseeixen òxid de fòsfor (v) en 0,05-0,39% en pes.
usos
Com a agent deshidratant i assecant
A causa de la seva gran avidesa per l'aigua és un dels millors agents deshidratants conegut i molt efectiu a temperatures menors a 100 ° C.
Pot extreure l'aigua de substàncies que de per si són considerades agents deshidratants. Per exemple, pot eliminar l'aigua de l'àcid sulfúric H 2 SO 4 convertint-lo en SO 3 i de l'àcid nítric HNO 3 convertint-lo en N 2 O 5.
Deshidratació de l'àcid sulfúric per l'òxid de fòsfor (v). Autora: Marilú Stea.
Bàsicament pot assecar tots aquells líquids i gasos amb els quals no reacciona, de manera que permet remoure traces d'humitat de sistemes de buit.
En reaccions de química orgànica
L'òxid de fòsfor (v) serveix per tancar anells de compostos orgànics i altres reaccions de condensació.
Permet esterificar àcids orgànics amb la possibilitat de distingir entre àcids carboxílics alifàtics primaris (cadena carbonada sense anells amb el grup -COOH en un extrem) i àcids aromàtics (grup -COOH unit a l'anell benzènic), ja que aquests últims no reaccionen.
També serveix per eliminar una molècula d'H 2 O de les amides R (C = O) NH 2 i les converteix en nitrils R-CN. A més, catalitza o accelera reaccions d'oxigenació, deshidrogenació i polimerització de l'betum.
El P 4 O 10 és molt utilitzat en laboratoris de química orgànica. Autor: jdn2001cn0. Font: Pixabay.
En refinació de combustibles
Des de la dècada dels anys 30 de segle XX, certs estudis han indicat que l'òxid de fòsfor (v) exercia una acció de refinació de la gasolina, augmentant la seva octanatge.
L'acció refinadora de la P 4 O 10 es deu principalment a reaccions de condensació (unió de molècules diferents) i no de polimerització (unió de molècules iguals).
El P 4 O 10 accelera la alquilació directa d'hidrocarburs aromàtics amb olefines, la conversió d'olefines en naftenos i la seva polimerització parcial. La reacció d'alquilació augmenta el nombre d'octà de la gasolina.
D'aquesta manera s'obté una gasolina refinada d'alta qualitat.
Alguns derivats de l'petroli poden millorar per l'acció de la P 4 O 10 en les seves molècules. Autor: drpepperscott230. Font: Pixabay.
En diverses aplicacions
L'òxid de fòsfor (v) serveix per:
- Preparar àcid fosfòric H 3 PO 4
- Obtenir èsters d'acrilat i surfactants
- Preparar èsters de fosfat que es fan servir com a retardadors de flama, solvents i diluents
- Conversió de triclorur de fòsfor a oxiclorur de fòsfor
- Reactiu de laboratori
- Fabricar vidres especials per a tubs de buit
- Augmentar el punt de fusió de l'asfalt
- Servir com a molècula estàndard en la determinació de fòsfor o fosfats en roca fosfática, fertilitzants i ciment Portland, en forma de P 2 O 5
- Millorar els enllaços entre certs polímers i la capa d'ivori que posseeixen les dents
Alguns vidres especials com els dels tubs de buit requereixen utilitzar P 4 O 10 durant la seva fabricació. Tvezymer. Font: Wikimedia Commons.
Riscos
L'òxid de fòsfor (v) s'ha de mantenir en contenidors segellats i en llocs frescos, secs i ben ventilats.
Això serveix per prevenir que no entri en contacte amb l'aigua, ja que pot reaccionar de forma violenta amb aquesta, generant molta calor, fins al punt de cremar materials propers que siguin combustibles.
La pols d'òxid de fòsfor (v) és irritant per als ulls i tracte respiratori i corrosiu per a la pell. Pot produir cremades als ulls. Per ingestió causa cremades internes fatals.
referències
- US National Library of Medicine. (2019). Phosphoric anhydride. Recuperat de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Nayler, P. (2001). Bitumens: Modified. Chemical Modification. In Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Recuperat de sciencedirect.com.
- Malishev, BW (1936). Phosphorus Pentoxide es a Refining Agent for Gasoline. Industrial & Engineering Chemistry 1936, 28, 2, 190-193. Recuperat de pubs.acs.org.
- Epps, Jr. EA (1950). Photometric Determination of Disponible Phosphorus Pentoxide in Fertlizers. Analytical Chemistry 1950, 22, 8, 1062-1063. Recuperat de pubs.acs.org.
- Banerjee, A. et al. (1983). Use of Phosphorus Pentoxide: Esterification of Organic Acids. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Recuperat de pubs.acs.org.
- Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced Inorganic Chemistry. Fourth Edition. John Wiley & Sons.
- Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Fourth Edition. John Wiley & Sons.
- Ogliari, FA et al. (2008). Synthesis of phosphate Monòmers and bonding to Dentin: Esterification methods and use of phosphorus pentoxide. Journal of Dentistry, Volume 36, Issue 3, March 2008, pages 171-177. Recuperat de sciencedirect.com.