FOSFORUS OKSIDA (V): STRUKTUR, SIFAT, MEMPEROLEH, PENGGUNAAN, RISIKO - KIMIA - 2025

The fosforus oksida (v) adalah pepejal bukan organik dibentuk oleh oksigen dan fosforus (P) (O). Formula empiriknya adalah P ₂ O ₅ , sementara formula molekulnya yang betul adalah P ₄ O ₁₀ . Ini adalah pepejal putih yang sangat hygroscopic, iaitu, ia dapat menyerap air dari udara dengan sangat mudah, segera bertindak balas dengannya. Reaksi boleh membahayakan kerana menyebabkan kenaikan suhu yang cepat.

Kecenderungannya yang tinggi untuk menyerap air menyebabkannya digunakan sebagai agen pengeringan di makmal kimia, dan juga sebagai penyahhidratan dari sebatian, untuk menghilangkan air dari molekulnya.

Serbuk fosforus oksida (v), P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Sumber: Wikimedia Commons.

Fosforus oksida (v) juga digunakan untuk mempercepat reaksi pengikatan pelbagai molekul hidrokarbon, suatu reaksi yang disebut pemeluwapan. Di samping itu, ia membolehkan menukar asid organik tertentu menjadi ester.

Sebagai contoh, telah digunakan untuk menyempurnakan petrol, untuk menyiapkan asid fosforik H ₃ PO ₄ , untuk mendapatkan sebatian yang berfungsi untuk menghambat api, untuk membuat kaca untuk aplikasi vakum, antara banyak kegunaan lain.

Oksida fosforus (v) mesti disimpan di dalam bekas yang tertutup rapat untuk mengelakkannya terkena kelembapan di udara. Ia menghakis dan boleh merosakkan mata, kulit dan membran mukus.

Struktur

Fosforus oksida (v) terdiri dari fosfor (P) dan oksigen (O), di mana fosfor mempunyai valensi +5 dan oksigen -2. Molekul oksida fosfor (v) mempunyai empat atom fosfor dan sepuluh oksigen dan sebab itulah formula molekulnya yang betul adalah P ₄ O ₁₀ .

Struktur molekul oksida fosfor (v), P ₄ O ₁₀ . Pengarang: Benjah-bmm27. Sumber: Wikimedia Commons.

Ia wujud dalam tiga bentuk kristal, sebagai serbuk amorf dan dalam bentuk vitreous (seperti kaca). Dalam bentuk kristal heksagon, setiap atom fosforus dijumpai di bucu tetrahedron.

Tatanama

- Oksida fosforus (v)

- Pentoksida fosforus

- Pentoksida difosforus

- Pentoksida fosforik

- Anhidrida fosforik

- Tetraphosphorus decaoxide

Hartanah

Keadaan fizikal

Pepejal putih kristal. Bentuk yang paling biasa adalah kristal heksagon.

Berat molekul

283.89 g / mol

Takat lebur

562 ºC

Suhu sublimasi

360 ºC pada tekanan 1 atmosfera. Ini bermaksud bahawa pada suhu ini ia bergerak dari pepejal ke gas tanpa melalui keadaan cair.

Ketumpatan

2.30 g / cm ³

Keterlarutan

Sangat larut dalam air. Larut dalam asid sulfurik. Tidak larut dalam aseton dan ammonia.

Sifat kimia

Fosforik oksida (v) menyerap dan bertindak balas dengan air dari udara dengan sangat cepat, membentuk asid fosforik H ₃ PO ₄ . Tindak balas ini adalah eksotermik, yang bermaksud bahawa haba dihasilkan selama itu.

Tindak balas fosforus oksida (v) dengan air untuk membentuk asid fosforik H ₃ PO ₄ . Pengarang: Marilú Stea.

Tindak balas P ₄ O ₁₀ dengan air membawa kepada pembentukan campuran asid fosforik yang komposisinya bergantung pada jumlah air dan keadaannya.

Tindak balas dengan alkohol membawa kepada pembentukan ester asid fosforik atau asid polimerik bergantung pada keadaan eksperimen.

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

Dengan oksida asas membentuk fosfat pepejal.

Ia menghakis. Ia boleh bertindak balas berbahaya dengan asid formik dan dengan asas bukan organik seperti natrium hidroksida (NaOH), kalsium oksida (CaO) atau natrium karbonat Na ₂ CO ₃ .

Jika larutan asid perchloric HClO ₄ dan kloroform CHCl ₃ dituang ke dalam oksida fosforus (v) P ₄ O ₁₀ , letupan ganas berlaku.

Harta lain

Ia tidak mudah terbakar. Ia tidak mendorong pembakaran. Namun, tindak balasnya dengan air begitu ganas dan eksotermik sehingga mungkin ada risiko kebakaran.

Mendapatkan

Ia dapat dibuat dengan pengoksidaan langsung fosfor dalam aliran udara kering. Apabila fosfor bersentuhan dengan oksigen berlebihan, ia teroksidasi untuk membentuk oksida fosfor (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Kehadiran di alam semula jadi

Fosfor (v) oksida terdapat dalam mineral seperti ilmenite, rutile, dan zirkon.

Ilmenite adalah mineral yang mengandungi zat besi dan titanium dan kadang-kadang mempunyai fosforus oksida (v) dalam kepekatan yang bervariasi antara 0.04 dan 0.33% berat. Rutile adalah mineral titanium oksida dan boleh mengandungi kira-kira 0.02% berat P ₂ O ₅ .

Pasir zirkon (mineral unsur zirkonium) mempunyai fosforus oksida (v) dalam 0,05-0,39% berat.

Permohonan

Sebagai agen penyahhidratan dan pengeringan

Kerana ketamakan air, ia adalah salah satu agen penyahhidratan yang terkenal dan sangat berkesan pada suhu di bawah 100 ° C.

Ia boleh mengeluarkan air dari bahan yang dianggap sebagai agen penyahhidratan. Contohnya, anda boleh mengeluarkan air dari asid sulfurik H ₂ SO _{4 dengan} menukarnya menjadi SO ₃ dan dari asid nitrik HNO _{3 dengan} menukarnya menjadi N ₂ O ₅ .

Dehidrasi asid sulfurik oleh fosforus oksida (v). Pengarang: Marilú Stea.

Pada dasarnya ia dapat mengeringkan semua cecair dan gas yang dengannya tidak bertindak balas, sehingga memungkinkan untuk menghilangkan jejak kelembapan dari sistem vakum.

Dalam tindak balas kimia organik

Fosforus oksida (v) berfungsi untuk menutup cincin sebatian organik dan tindak balas pemeluwapan yang lain.

Ia membolehkan pengesteran asid organik dengan kemungkinan membezakan antara asid karboksilik alifatik primer (rantai karbon tanpa cincin dengan kumpulan –COOH pada satu hujung) dan asid aromatik (–COOH kumpulan yang melekat pada cincin benzena), kerana yang terakhir tidak bertindak balas.

Ia juga berfungsi untuk mengeluarkan molekul H ₂ O dari amida R (C = O) NH ₂ dan mengubahnya menjadi nitril R-CN. Di samping itu, ia memangkin atau mempercepat oksigenasi, dehidrogenasi dan reaksi polimerisasi bitumen.

P ₄ O ₁₀ banyak digunakan di makmal kimia organik. Pengarang: jdn2001cn0. Sumber: Pixabay.

Dalam penapisan bahan api

Sejak tahun 1930-an, kajian-kajian tertentu menunjukkan bahawa fosfor (v) oksida melakukan tindakan penyulingan pada petrol, meningkatkan jumlah oktana.

Tindakan penapisan P ₄ O ₁₀ terutama disebabkan oleh tindak balas pemeluwapan (penyatuan molekul yang berlainan) dan bukan polimerisasi (penyatuan molekul yang sama).

P ₄ O ₁₀ mempercepat alkilasi hidrokarbon aromatik langsung dengan olefin, penukaran olefin menjadi naften dan pempolimeran separa mereka. Tindak balas alkilasi meningkatkan bilangan oktana petrol.

Dengan cara ini diperoleh petrol berkualiti tinggi.

Beberapa derivatif petroleum dapat diperbaiki dengan tindakan P ₄ O ₁₀ pada molekulnya. Pengarang: drpepperscott230. Sumber: Pixabay.

Dalam pelbagai aplikasi

Fosforus oksida (v) digunakan untuk:

- Sediakan asid fosforik H ₃ PO ₄

- Dapatkan ester dan surfaktan akrilat

- Sediakan ester fosfat yang digunakan sebagai bahan tahan api, pelarut dan pelarut

- Penukaran triklorida fosforus menjadi fosforus oksiklorida

- Reagen makmal

- Pembuatan gelas khas untuk tiub vakum

- Meningkatkan takat lebur asfalt

- Berfungsi sebagai molekul standard dalam penentuan fosforus atau fosfat dalam batuan fosfat, baja dan simen Portland, dalam bentuk P ₂ O ₅

- Memperbaiki ikatan antara polimer tertentu dan lapisan gading yang ada pada gigi

Beberapa gelas khas seperti untuk tiub vakum memerlukan penggunaan P ₄ O ₁₀ semasa pembuatannya. Tvezymer. Sumber: Wikimedia Commons.

Risiko

Fosfor (v) oksida harus disimpan di dalam bekas tertutup rapat dan di tempat yang sejuk, kering, dan berventilasi baik.

Ini berfungsi untuk mencegahnya daripada bersentuhan dengan air, kerana ia dapat bertindak balas dengan keras, menghasilkan banyak haba, sehingga terbakar bahan-bahan di sekitar yang mudah terbakar.

Debu oksida fosfor (v) merengsakan mata dan saluran pernafasan dan menghakis kulit. Boleh menyebabkan mata melecur. Sekiranya tertelan, ia menyebabkan luka bakar dalaman yang membawa maut.

Rujukan

1. Perpustakaan Perubatan Nasional AS. (2019). Anhidrida fosforik. Dipulihkan dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Nayler, P. (2001). Bitumens: Diubah suai. Pengubahsuaian Kimia. Dalam Ensiklopedia Bahan: Sains dan Teknologi. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
3. Malishev, BW (1936). Fosfor Pentoksida sebagai Agen Penapis untuk Bensin. Kimia Industri & Kejuruteraan 1936, 28, 2, 190-193. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
4. Epps, Jr EA (1950). Penentuan Fotometri Fosforus Pentoksida yang Ada dalam Baja. Kimia Analitik 1950, 22, 8, 1062-1063. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (1983). Penggunaan Fosfor Pentoksida: Pengasingan Asid Organik. J. Org. Chem. 1983, 48, 3108-3109. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
6. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjutan. Edisi Keempat. John Wiley & Anak.
7. Kirk-Othmer (1994). Ensiklopedia Teknologi Kimia. Edisi Keempat. John Wiley & Anak.
8. Ogliari, FA et al. (2008). Sintesis monomer fosfat dan ikatan dengan dentin: Kaedah pengasingan dan penggunaan fosforus pentoksida. Jurnal Pergigian, Jilid 36, Edisi 3, Mac 2008, halaman 171-177. Dipulihkan dari sciencedirect.com.