أكسيد الفوسفور (ت): الهيكل ، الخصائص ، الحصول ، الاستخدامات ، المخاطر - كيمياء - 2025

و أكسيد الفوسفور (ت) هو الصلبة غير العضوية التي شكلتها الاوكسجين والفوسفور (P) (O). صيغته التجريبية هي P ₂ O ₅ ، بينما صيغته الجزيئية الصحيحة هي P ₄ O ₁₀. إنها مادة صلبة بيضاء شديدة الرطوبة ، أي يمكنها امتصاص الماء من الهواء بسهولة بالغة ، وتتفاعل معها على الفور. يمكن أن يكون التفاعل خطيرًا لأنه يتسبب في ارتفاع سريع في درجة الحرارة.

أدى ميله الكبير لامتصاص الماء إلى استخدامه كعامل تجفيف في المختبرات الكيميائية ، وكذلك مجفف بعض المركبات ، أي لإزالة الماء من جزيئاته.

مسحوق أكسيد الفوسفور (ت) ، ف ₄ يا ₁₀. LHcheM. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يستخدم أكسيد الفوسفور (v) أيضًا لتسريع تفاعلات الارتباط لجزيئات الهيدروكربون المختلفة ، وهو تفاعل يسمى التكثيف. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يسمح بتحويل بعض الأحماض العضوية إلى إسترات.

تم استخدامه على سبيل المثال لتنقية البنزين ، لتحضير حامض الفوسفوريك H ₃ PO ₄ ، للحصول على مركبات تعمل على تأخير الحريق ، لصنع الزجاج للتطبيقات الفراغية ، من بين العديد من الاستخدامات الأخرى.

يجب حفظ أكسيد الفوسفور (v) في حاويات مغلقة بإحكام لمنع ملامسته للرطوبة في الهواء. إنه مادة أكالة ويمكن أن تلحق الضرر بالعيون والجلد والأغشية المخاطية.

بناء

يتكون أكسيد الفوسفور (v) من الفوسفور (P) والأكسجين (O) ، حيث يكون للفوسفور تكافؤ +5 والأكسجين -2. يحتوي جزيء أكسيد الفوسفور (v) على أربع ذرات فوسفور وعشر ذرات أكسجين وهذا هو السبب في أن صيغته الجزيئية الصحيحة هي P ₄ O ₁₀.

هيكل جزيء أكسيد الفوسفور (v) ، P ₄ O ₁₀. المؤلف: Benjah-bmm27. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يوجد في ثلاثة أشكال بلورية ، كمسحوق غير متبلور وفي شكل زجاجي (مثل الزجاج). في الشكل البلوري السداسي ، توجد كل ذرة من ذرات الفوسفور في رؤوس رباعي السطوح.

التسمية

- أكسيد الفوسفور (ت)

- خامس أكسيد الفوسفور

- خامس أكسيد ثنائي الفوسفور

- خامس أكسيد الفوسفوريك

- أنهيدريد الفوسفوريك

- ديكاوكسيد التيترافوسفور

الخصائص

الحالة الفيزيائية

صلبة بيضاء بلورية. الشكل الأكثر شيوعًا هو شكل البلورات السداسية.

الوزن الجزيئي الغرامي

283.89 جم / مول

نقطة الانصهار

562 درجة مئوية

درجة حرارة التسامي

360 درجة مئوية عند ضغط جوي واحد. وهذا يعني أنه عند درجة الحرارة هذه ينتقل من الحالة الصلبة إلى الغازية دون المرور بالحالة السائلة.

كثافة

2.30 جم / سم ³

الذوبان

قابل للذوبان جدا في الماء. قابل للذوبان في حامض الكبريتيك. غير قابل للذوبان في الأسيتون والأمونيا.

الخواص الكيميائية

أكسيد الفوسفور (v) يمتص ويتفاعل مع الماء من الهواء بسرعة كبيرة ، مكونًا حمض الفوسفوريك H ₃ PO ₄. هذا التفاعل طارد للحرارة ، مما يعني أن الحرارة تنتج خلاله.

تفاعل أكسيد الفسفور (ت) مع الماء لتكوين حمض الفوسفوريك H ₃ PO ₄. المؤلف: Marilú Stea.

يؤدي تفاعل P ₄ O ₁₀ مع الماء إلى تكوين خليط من الأحماض الفوسفورية التي يعتمد تركيبها على كمية الماء والظروف.

يؤدي التفاعل مع الكحوليات إلى تكوين استرات حمض الفوسفوريك أو الأحماض البوليمرية اعتمادًا على الظروف التجريبية.

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

مع الأكاسيد الأساسية تشكل الفوسفات الصلب.

إنه تآكل. يمكن أن يتفاعل بشكل خطير مع حمض الفورميك ومع القواعد غير العضوية مثل هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) ، وأكسيد الكالسيوم (CaO) أو كربونات الصوديوم Na ₂ CO ₃.

إذا محلول حامض البيركلوريك HClO ₄ وكلوروفورم CHCl ₃ يسكب إلى أكسيد الفوسفور (ت) P ₄ O ₁₀ ، يحدث انفجار عنيف.

خصائص أخرى

إنه غير قابل للاشتعال. لا يشجع على الاحتراق. ومع ذلك ، فإن تفاعله مع الماء يكون عنيفًا وطاردًا للحرارة لدرجة أنه قد يكون هناك خطر نشوب حريق.

الحصول

يمكن تحضيره بالأكسدة المباشرة للفوسفور في تيار من الهواء الجاف. عندما يتلامس الفسفور مع الأكسجين الزائد ، يتأكسد ليشكل أكسيد الفوسفور (ت).

ف ₄ + 5 يا ₂ ← ف ₄ يا ₁₀

الوجود في الطبيعة

يوجد أكسيد الفوسفور (v) في المعادن مثل الإلمينيت والروتيل والزركون.

Ilmenite هو معدن يحتوي على الحديد والتيتانيوم وأحيانًا يحتوي على أكسيد الفوسفور (v) بتركيزات تتراوح بين 0.04 و 0.33٪ بالوزن. الروتيل هو معدن أكسيد التيتانيوم ويمكن أن يحتوي على حوالي 0.02٪ بوزن P ₂ O ₅.

رمال الزركون (معدن من عنصر الزركونيوم) بها أكسيد الفوسفور (v) في 0.05-0.39٪ من الوزن.

التطبيقات

كعامل تجفيف وتجفيف

نظرًا لجشعه الشديد للمياه ، فهو أحد أفضل عوامل التجفيف المعروفة وهو فعال جدًا في درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية.

يمكنه استخراج الماء من المواد التي تعتبر في حد ذاتها عوامل مجففة. على سبيل المثال ، يمكنك إزالة الماء من حامض الكبريتيك H ₂ SO ₄ بتحويله إلى SO ₃ ومن حمض النيتريك HNO _{3 عن طريق} تحويله إلى N ₂ O ₅.

جفاف حامض الكبريتيك بواسطة أكسيد الفوسفور (ت). المؤلف: Marilú Stea.

في الأساس يمكنه تجفيف كل تلك السوائل والغازات التي لا تتفاعل معها ، لذا فهو يسمح بإزالة آثار الرطوبة من أنظمة التفريغ.

في تفاعلات الكيمياء العضوية

يعمل أكسيد الفوسفور (v) على إغلاق حلقات المركبات العضوية وتفاعلات التكثيف الأخرى.

يجعل من الممكن أسترة الأحماض العضوية مع إمكانية التمييز بين الأحماض الكربوكسيلية الأليفاتية الأولية (سلسلة الكربون بدون حلقات مع مجموعة –COOH في أحد طرفيها) والأحماض العطرية (مجموعة –COOH المرتبطة بحلقة البنزين) ، لأن الأخير لا يتفاعل.

كما أنه يعمل على إزالة جزيء H ₂ O من الأميدات R (C = O) NH ₂ وتحويلها إلى نيتريل R-CN. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحفز أو يسرع تفاعلات الأكسجة ونزع الهيدروجين والبلمرة للبيتومين.

يستخدم P ₄ O ₁₀ على نطاق واسع في مختبرات الكيمياء العضوية. المؤلف: jdn2001cn0. المصدر: Pixabay.

في تكرير الوقود

منذ عقد الثلاثينيات من القرن العشرين ، أشارت بعض الدراسات إلى أن أكسيد الفوسفور (v) يمارس عملية تكرير على الجازولين ، مما يزيد من رقم الأوكتان.

العمل تكرير P ₄ O ₁₀ ويرجع ذلك أساسا إلى تفاعل تكاثف (اتحاد جزيئات مختلفة) وعدم البلمرة (اتحاد جزيئات متساوية).

يعمل P ₄ O _{10 على} تسريع عملية الألكلة المباشرة للهيدروكربونات العطرية مع الأوليفينات وتحويل الأوليفينات إلى النفثينات وبلمرة جزئية لها. يزيد تفاعل الألكلة من عدد الأوكتان للبنزين.

بهذه الطريقة يتم الحصول على بنزين مكرر عالي الجودة.

يمكن تحسين بعض المشتقات البترولية بفعل P ₄ O ₁₀ على جزيئاتها. المؤلف: drpepperscott230. المصدر: Pixabay.

في تطبيقات مختلفة

يستخدم أكسيد الفوسفور (ت) من أجل:

- تحضير حامض الفوسفوريك H ₃ PO ₄

- الحصول على إسترات الأكريلات والمواد الخافضة للتوتر السطحي

- تحضير استرات الفوسفات التي تستخدم كمثبطات للهب ومذيبات ومخففات

- تحويل ثلاثي كلوريد الفوسفور إلى أوكسي كلوريد الفوسفور

- كاشف معمل

- تصنيع نظارات خاصة للأنابيب المفرغة

- زيادة درجة انصهار الاسفلت

- يعمل كجزيء قياسي في تقدير الفوسفور أو الفوسفات في صخور الفوسفات والأسمدة والأسمنت البورتلاندي على شكل P ₂ O ₅

- تحسين الروابط بين بعض البوليمرات وطبقة العاج التي تحتوي عليها الأسنان

تتطلب بعض الزجاجات الخاصة مثل تلك المستخدمة في الأنابيب المفرغة استخدام P ₄ O ₁₀ أثناء تصنيعها. Tvezymer. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

المخاطر

يجب حفظ أكسيد الفوسفور (v) في عبوات محكمة الغلق وفي أماكن باردة وجافة وجيدة التهوية.

يعمل هذا على منعه من ملامسته للماء ، حيث يمكن أن يتفاعل معه بعنف ، ويولد الكثير من الحرارة ، لدرجة حرق المواد القريبة القابلة للاحتراق.

غبار أكسيد الفوسفور (v) مهيج للعينين والجهاز التنفسي ومسبب للتآكل للجلد. قد يسبب حروق في العين. إذا ابتلع ، فإنه يتسبب في حروق داخلية قاتلة.

المراجع

1. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). أنهيدريد الفوسفوريك. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. نايلر ، ب. (2001). القار: معدل. التعديل الكيميائي. في موسوعة المواد: العلوم والتكنولوجيا. تعافى من sciencedirect.com.
3. ماليشيف ، بي دبليو (1936). خامس أكسيد الفوسفور كعامل تكرير للبنزين. الكيمياء الصناعية والهندسية 1936 ، 28 ، 2 ، 190-193. تعافى من pubs.acs.org.
4. Epps، Jr. EA (1950). التقدير الضوئي لخامس أكسيد الفوسفور المتاح في الأسمدة. الكيمياء التحليلية 1950 ، 22 ، 8 ، 1062-1063. تعافى من pubs.acs.org.
5. بانيرجي ، إيه وآخرون. (1983). استخدام خامس أكسيد الفوسفور: إسترة الأحماض العضوية. J. Org. علم. 1983، 48، 3108-3109. تعافى من pubs.acs.org.
6. قطن ، ف.ألبرت وويلكينسون ، جيفري. (1980). كيمياء غير عضوية متقدمة. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
7. كيرك أوتمير (1994). موسوعة التكنولوجيا الكيميائية. طبعة رابعة. جون وايلي وأولاده.
8. Ogliari ، FA et al. (2008). تركيب مونومرات الفوسفات والارتباط بالعاج: طرق الأسترة واستخدام خامس أكسيد الفوسفور. مجلة طب الأسنان ، المجلد 36 ، العدد 3 ، مارس 2008 ، الصفحات 171-177. تعافى من sciencedirect.com.