OSSIDO DI FOSFORO (V): STRUTTURA, PROPRIETÀ, OTTENIMENTO, USI, RISCHI - CHIMICA - 2024

L' ossido di fosforo (v) è un solido inorganico formato da ossigeno e fosforo (P) (O). La sua formula empirica è P ₂ O ₅ , mentre la sua formula molecolare corretta è P ₄ O ₁₀ . È un solido bianco molto igroscopico, cioè può assorbire l'acqua dall'aria molto facilmente, reagendo immediatamente con essa. La reazione può essere pericolosa in quanto provoca un rapido aumento della temperatura.

La sua elevata tendenza ad assorbire l'acqua ha portato ad essere utilizzato come agente essiccante nei laboratori chimici, nonché come disidratatore di alcuni composti, cioè per rimuovere l'acqua dalle sue molecole.

Ossido di fosforo (v) polvere, P ₄ O ₁₀ . LHcheM. Fonte: Wikimedia Commons.

L'ossido di fosforo (v) viene anche utilizzato per accelerare le reazioni di legame di varie molecole di idrocarburi, una reazione chiamata condensazione. Inoltre, consente di convertire alcuni acidi organici in esteri.

È stato utilizzato ad esempio per raffinare la benzina, per preparare l'acido fosforico H ₃ PO ₄ , per ottenere composti che servono a ritardare il fuoco, per produrre vetro per applicazioni sottovuoto, tra molti altri usi.

L'ossido di fosforo (v) deve essere conservato in contenitori ben chiusi per evitare che entri in contatto con l'umidità nell'aria. È corrosivo e può danneggiare gli occhi, la pelle e le mucose.

Struttura

L'ossido di fosforo (v) è costituito da fosforo (P) e ossigeno (O), dove il fosforo ha una valenza di +5 e l'ossigeno -2. La molecola di ossido di fosforo (v) ha quattro atomi di fosforo e dieci atomi di ossigeno ed è per questo che la sua formula molecolare corretta è P ₄ O ₁₀ .

Struttura della molecola di ossido di fosforo (v), P ₄ O ₁₀ . Autore: Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.

Esiste in tre forme cristalline, come polvere amorfa e in una forma vitrea (come il vetro). Nella forma cristallina esagonale, ciascuno degli atomi di fosforo si trova ai vertici di un tetraedro.

Nomenclatura

- Ossido di fosforo (v)

- Anidride fosforica

- Anidride bifosforosa

- Anidride fosforica

- Anidride fosforica

- Decaossido di tetrafosforo

Proprietà

Stato fisico

Solido bianco cristallino. La forma più comune è quella dei cristalli esagonali.

Peso molecolare

283,89 g / mol

Punto di fusione

562 ºC

Temperatura di sublimazione

360 ºC a 1 pressione atmosferica. Significa che a questa temperatura passa da solido a gas senza passare allo stato liquido.

Densità

2,30 g / cm ³

solubilità

Molto solubile in acqua. Solubile in acido solforico. Insolubile in acetone e ammoniaca.

Proprietà chimiche

L'ossido di fosforo (v) assorbe e reagisce con l'acqua dall'aria in modo estremamente rapido, formando acido fosforico H ₃ PO ₄ . Questa reazione è esotermica, il che significa che durante essa viene prodotto calore.

Reazione dell'ossido di fosforo (v) con acqua per formare acido fosforico H ₃ PO ₄ . Autore: Marilú Stea.

La reazione di P ₄ O ₁₀ con l'acqua porta alla formazione di una miscela di acidi fosforici la cui composizione dipende dalla quantità di acqua e dalle condizioni.

La reazione con gli alcoli porta alla formazione di esteri dell'acido fosforico o degli acidi polimerici a seconda delle condizioni sperimentali.

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

Con gli ossidi basici forma fosfati solidi.

È corrosivo. Può reagire pericolosamente con acido formico e con basi inorganiche come idrossido di sodio (NaOH), ossido di calcio (CaO) o carbonato di sodio Na ₂ CO ₃ .

Se una soluzione di acido perclorico HClO ₄ e cloroformio CHCl ₃ viene versata nell'ossido di fosforo (v) P ₄ O ₁₀ , si verifica una violenta esplosione.

Altre proprietà

Non è infiammabile. Non favorisce la combustione. Tuttavia, la sua reazione con l'acqua è così violenta ed esotermica che può esserci il rischio di incendio.

Ottenere

Può essere preparato per ossidazione diretta del fosforo in un flusso di aria secca. Quando il fosforo viene a contatto con l'ossigeno in eccesso, si ossida per formare ossido di fosforo (v).

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

Presenza in natura

L'ossido di fosforo (v) si trova in minerali come ilmenite, rutilo e zircone.

Ilmenite è un minerale che contiene ferro e titanio e talvolta ha ossido di fosforo (v) in concentrazioni che variano tra lo 0,04 e lo 0,33% in peso. Il rutilo è un minerale di ossido di titanio e può contenere circa lo 0,02% in peso di P ₂ O ₅ .

Le sabbie di zircone (un minerale dell'elemento zirconio) hanno ossido di fosforo (v) in 0,05-0,39% in peso.

applicazioni

Come agente disidratante ed essiccante

Per la sua grande avidità di acqua, è uno degli agenti disidratanti più conosciuti e molto efficace a temperature inferiori a 100 ° C.

Può estrarre l'acqua da sostanze che sono esse stesse considerate agenti disidratanti. Ad esempio, è possibile rimuovere l'acqua dall'acido solforico H ₂ SO ₄ convertendolo in SO ₃ e dall'acido nitrico HNO ₃ convertendolo in N ₂ O ₅ .

Disidratazione dell'acido solforico da ossido di fosforo (v). Autore: Marilú Stea.

In pratica è in grado di essiccare tutti quei liquidi e gas con cui non reagisce, quindi permette di rimuovere le tracce di umidità dagli impianti sottovuoto.

Nelle reazioni di chimica organica

L'ossido di fosforo (v) serve per chiudere anelli di composti organici e altre reazioni di condensazione.

Consente di esterificare gli acidi organici con la possibilità di distinguere tra acidi carbossilici alifatici primari (catena di carbonio senza anelli con il gruppo –COOH ad un'estremità) e acidi aromatici (gruppo –COOH attaccato all'anello benzenico), poiché questi ultimi non reagiscono.

Serve anche a rimuovere un H ₂ O molecola da R (C = O) NH ₂ ammidi e li converte in nitrili R-CN. Inoltre, catalizza o accelera le reazioni di ossigenazione, deidrogenazione e polimerizzazione del bitume.

P ₄ O ₁₀ è ampiamente utilizzato nei laboratori di chimica organica. Autore: jdn2001cn0. Fonte: Pixabay.

Nella raffinazione del carburante

A partire dagli anni '30, alcuni studi hanno indicato che l'ossido di fosforo (v) esercitava un'azione raffinante sulla benzina, aumentandone il numero di ottano.

L'azione di raffinazione del P ₄ O ₁₀ è dovuta principalmente a reazioni di condensazione (unione di molecole diverse) e non alla polimerizzazione (unione di molecole uguali).

P ₄ O ₁₀ accelera l'alchilazione diretta di idrocarburi aromatici con olefine, la conversione di olefine in nafteni e la loro parziale polimerizzazione. La reazione di alchilazione aumenta il numero di ottano della benzina.

In questo modo si ottiene una benzina raffinata di alta qualità.

Alcuni derivati ​​del petrolio possono essere migliorati dall'azione di P ₄ O ₁₀ sulle loro molecole. Autore: drpepperscott230. Fonte: Pixabay.

In varie applicazioni

L'ossido di fosforo (v) è usato per:

- Preparare acido fosforico H ₃ PO ₄

- Ottenere esteri acrilici e tensioattivi

- Preparare esteri fosforici che vengono utilizzati come ritardanti di fiamma, solventi e diluenti

- Conversione del tricloruro di fosforo in ossicloruro di fosforo

- Reagente da laboratorio

- Produzione di bicchieri speciali per tubi a vuoto

- Aumentare il punto di fusione dell'asfalto

- Serve come molecola standard nella determinazione del fosforo o dei fosfati in rocce fosfatiche, fertilizzanti e cemento Portland, sotto forma di P ₂ O ₅

- Migliora i legami tra alcuni polimeri e lo strato d'avorio che hanno i denti

Alcuni vetri speciali come quelli per i tubi a vuoto richiedono l'uso di P ₄ O ₁₀ durante la loro fabbricazione. Tvezymer. Fonte: Wikimedia Commons.

rischi

L'ossido di fosforo (v) deve essere conservato in contenitori sigillati e in luoghi freschi, asciutti e ben ventilati.

Questo serve ad evitare che venga a contatto con l'acqua, in quanto può reagire violentemente con essa, generando molto calore, al punto da bruciare i materiali vicini che sono combustibili.

La polvere di ossido di fosforo (v) è irritante per gli occhi e il tratto respiratorio e corrosiva per la pelle. Può provocare ustioni agli occhi. Se ingerito, provoca ustioni interne fatali.

Riferimenti

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