Пентаоксид фосфора , также оксид фосфора(V) ( фосфорный ангидрид , пятиокись фосфора ) — неорганическое химическое соединение класса кислотных оксидов с формулой P ₂ O ₅ . Белый кристаллический порошок, реагирует с водой; ядовит .

Строение

Пары оксида фосфора(V) имеют состав P ₂ O ₅ . 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 P ₄ O ₁₀ (Н-форма) построены из 4 групп PO ₄ 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 PO ₄ , 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 ^о C.

Свойства

P ₂ O ₅ 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: ${\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{5}+3H_{2}O\rightarrow 2H_{3}PO_{4}}}}$

При дальнейшем нагреве образует пирофосфорную кислоту:

${\displaystyle {\mathsf {2H_{3}PO_{4}\rightarrow H_{4}P_{2}O_{7}+2H_{2}O}}}$

На холоде с водой образует метафосфорную кислоту:

${\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{5}+{H_{2}O}\rightarrow 2HPO_{3}}}}$

При сильном нагревании распадается на:

${\displaystyle {\mathsf {2P_{2}O_{5}\rightarrow P_{4}O_{6}+2O_{2}\uparrow }}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {4HNO_{3}+P_{4}O_{10}\rightarrow 4HPO_{3}+2N_{2}O_{5}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {4HClO_{4}+P_{2}O_{5}\rightarrow 4HPO_{3}+2Cl_{2}O_{7}}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {P_{4}O_{10}+RCONH_{2}\rightarrow P_{4}O_{9}(OH_{2})+RCN}}}$

Карбоновые кислоты переводит в соответствующие ангидриды :

${\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{5}+12RCOOH\rightarrow 4H_{3}PO_{4}+6(RCO)_{2}O}}}$

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 NH ₃ и с галогеноводородами , образуя фосфаты аммония и оксигалогениды фосфора:

${\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{5}+8PCl_{3}+O_{2}\rightarrow 12POCl_{3}}}}$

При сплавлении P ₄ O ₁₀ 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 P ₂ O ₅ и очистку отходящих газов. Очищают полученный пентаоксид возгонкой.

${\displaystyle {\mathsf {4P+5O_{2}\rightarrow 2P_{2}O_{5}}}}$

Технический продукт имеет вид белой снегообразной массы, состоящей из смеси разных форм P ₄ O ₁₀ .

Основные сферы использования

P ₂ O ₅ применяют как осушитель газов и . Также он является промежуточным продуктом в производстве ортофосфорной кислоты H ₃ PO ₄ 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 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
• Зефиров Н.С. и др. т.5 Три-Ятр // Химическая энциклопедия. — М. : Большая Российская Энциклопедия, 1998. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9 .
• Кузьменко, Ерёмин, Попков Начала химии 1 том стр. 364

п • • р Оксиды
H 2 O
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B 2 O 3	С 3 О 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO(OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc 2 O 3	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	Cu 2 O CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	As 2 O 3 As 2 O 4 As 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 BrO 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 О 3 Сl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag 2 O Ag 2 O 2	Cd 2 O CdO	In 2 O InO In 2 O 3	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO(OH) 2 HfO 2	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir 2 O 3 IrO 2	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O(CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PrO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Gd 2 O 3	Tb	Dy 2 O 3	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er 2 O 3	Tm 2 O 3	YbO Yb 2 O 3	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO(OH)
		Ac 2 O 3	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	ThO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm 2 O 3 CmO 2	Bk 2 O 3	Cf 2 O 3	Es	Fm	Md	No	Lr