Оксид фосфора(V)

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

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:${𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

При дальнейшем нагреве образует пирофосфорную кислоту:

$\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟩}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

На холоде с водой образует метафосфорную кислоту:

${𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

При сильном нагревании распадается на:

$\mathrm{𝟤}{𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{\to }{𝖯}_{\mathrm{𝟦}}{𝖮}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Он также способен извлекать воду из других соединений, представляя собой сильное дегидратирующее средство:

$\mathrm{𝟦}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖯}_{\mathrm{𝟦}}{𝖮}_{\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟢}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}$

$\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖧𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟩}}$

Оксид фосфора(V) широко применяется в органическом синтезе. Он реагирует с амидами, превращая их в нитрилы:

${𝖯}_{\mathrm{𝟦}}{𝖮}_{\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟢}}\mathsf{+}𝖱𝖢𝖮𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }{𝖯}_{\mathrm{𝟦}}{𝖮}_{\mathrm{𝟫}}\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖱𝖢𝖭$

Карбоновые кислоты переводит в соответствующие ангидриды:

${𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖱𝖢𝖮𝖮𝖧\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}\mathsf{(}𝖱𝖢𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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:

${𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }{𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖯𝖮𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{(}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖯𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{)}\mathsf{\to }\mathsf{.}\mathsf{.}\mathsf{.}$

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.

$\mathrm{𝟦}𝖯\mathsf{+}\mathrm{𝟧}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}{𝖯}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}$

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