Difosforpentoxide

Difosforpentoxide
Structuurformule en molecuulmodel
	Structuurformulevan fosforpentoxide
	Molecuulmodelvan fosforpentoxide
Algemeen
Molecuulformule	P4O10
IUPAC-naam	difosforpentoxide
Andere namen	fosfor(V)oxide, tetrafosfordeca-oxide
Molmassa	283,889g/mol
CAS-nummer	16752-60-6
Wikidata	Q369309
Beschrijving	Witte vaste stof
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Gevaar
H-zinnen	H314
EUH-zinnen	geen
P-zinnen	P280-P305+P351+P338-P310
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vast
Dichtheid	2,39 g/cm³
Smeltpunt	340 °C
Sublimatiepunt	360 °C
Tenzij anders vermeld zijnstandaardomstandighedengebruikt (298,15Kof 25°C,1bar).
Portaal	Scheikunde

Fosforpentoxideis eenanorganische verbindingmet alsbrutoformuleP₄O₁₀.De wittekristallijne vaste stofis hetanhydridevanfosforzuur.Het is een krachtigdroogmiddelen reageertexothermmetwater,onder vorming van fosforzuur.

Synthese

Difosforpentoxide wordt bereid door elementairfosformet voldoendezuurstofte verbranden:

{\ce {P4 + 5O2 -> P4O10}}

Tijdens het grootste deel van de 20e eeuw werd difosforpentoxide gebruikt als uitgangsmateriaal voor de bereiding van geconcentreerdfosforzuur.In het thermische proces wordt het difosforpentoxide dat tijdens de verbranding van witte fosfor ontstaat opgelost in verdundfosforzuurwaarbij geconcentreerd fosforzuur ontstaat.^[1]Verbeteringen in de filtratietechniek leiden er momenteel toe dat het "natte-fosforzuurproces" steeds belangrijker wordt. Het grootste voordeel daarbij is dat niet eerst witte fosfor gemaakt hoeft te worden.^[2]De dehydratatie van fosforzuur om difosforpentoxide te maken is niet praktisch: bij verwarming ontleedt fosforzuur voor het water verliest.

Structuur

Van P₄O₁₀zijn ten minste vierverschillende kristalvormenbekend. De meest voorkomende, zoals in de afbeelding, bestaat uit moleculen met de formule P₄O₁₀.Zwakkevanderwaalskrachtenhouden deze moleculen in een hexagonale kristalstructuur bijeen, al is dit niet de meest compacte manier om deze moleculen in een kristal te plaatsen^[3].De structuur van het P₄O₁₀lijkt erg op die vanadamantaanmet een T_dsymmetrie.^[4]Hierin lijkt het erg op het overeenkomstige anhydride vanfosforigzuur,P₄O₆.In de laatste ontbreken de uit het molecule stekende zuurstofatomen. P₄O₁₀heeft een dichtheid van 2,30 g/cm³. Onder atmosferische druk kookt het bij 423 °C, maar bij snel verwarmen kan het ooksublimeren.

De andere modificaties zijn polymere vormen van P₄O₁₀,maar in alle gevallen is elk fosforatoom gebonden aan eentetraëdervan vier zuurstofatomen, waarvan een voorkomt als terminale P=O binding. De O-vorm (dichtheid 3,05 g/cm³, smeltpunt 580 °C) vormt een gelaagde structuur bestaande uit onderling verbonden P₆O₆ringen. Hiermee lijkt deze stof op bepaalde polysilicaten.Een vorm met een lagere dichtheid, de O'-vorm, bestaande uit een driedimensionaal netwerk is ook bekend (dichtheid 2,72 g/cm³).^[5]De laatste polymorf is eenglasof amorfe vorm; het ontstaat bij smelten van elke van de andere vormen.


deel van een o′-(P₂O₅)_∞laag	o′-(P₂O₅)_∞stapeling

Toepassingen

P₄O₁₀is een krachtigdroogmiddelzoals ook blijkt uit het exotherme karakter van de hydrolyse-reactie (ΔH= −177 kJ/mol):

{\ce {P4O10 + 6H2O -> 4H3PO4}}

De toepasbaarheid van de stof als droogmiddel is echter minder dan verwacht zou worden door de vorming van een beschermende, viskeuze laag over de stof die dieper gelegen, nog droge stof, afschermt voor vochtopname. Een granulaire vorm wordt van P₄O₁₀wordt indesiccatorenendroogpistolengebruikt.

In lijn met zijn wateronttrekkende eigenschappen wordt P₄O₁₀ook in deorganische synthesegebruikt. De bekendste toepassing op dit gebied is de omzetting vanamideninnitrilen:^[6]

{\ce {P4O10 + RC(=O)NH2 -> P4O9(OH)2 + RCN}}

De hier gegeven formule P₄O₉(OH)₂is een geïdealiseerde formule voor de niet nader gedefinieerde stoffen die ontstaan bij de hydratatie van P₄O₁₀.

Het Onodera-reagens, een oplossing van difosforpentoxide inDMSO,wordt toegepast in de oxidatie vanalcoholen.^[7]Deze reactie lijkt erg op deSwern-oxidatie.

Het Eatons-reagens (7,7 gew% fosforpentoxide-oplossing inmethaansulfonzuur) wordt gebruikt als alternatief voor polyfosforzuur inchemische syntheseomacyleringsreactieste versnellen.

Het wateronttrekkende effect van P₄O₁₀is groot genoeg om een groot aantal minerale zuren om te zetten in hun anhydriden. Bijvoorbeeld:HNO₃wordt omgezet inN₂O₅;H₂SO₄inSO₃;HClO₄wordt omgezet inCl₂O₇.

Andere fosforoxiden

Naast de twee bekendste fosforoxiden,difosfortrioxideen difosforpentoxide, zijn andere oxiden bekend:P₄O₇,P₄O₈enP₄O₉.^[8]

Toxicologie en veiligheid

Algemeen

De stof is niet brandbaar, maar reageert heftig met water en stoffen waar water in zit, zoals hout of katoen. Bij deze reacties komt veel warmte vrij, waarbij zelfs brand kan ontstaan. De stof is corrosief ten opzichte van metalen. Difosforpentoxide kan ernstige brandwonden veroorzaken in de ogen en op de huid,slijmvliezen,en deluchtwegen.Dit is zelfs nog het geval bij concentraties ter grootte van 1 mg/cm³.

Brand

Tijdens brandbestrijding dient een volledig beschermend pak gedragen te worden, water mag niet direct in de brandhaard gespoten worden. De brand dient geblust te worden met eenpoederblusser,koolstofdioxide,of alcohol-bestendig schuim.

EHBO

Inademing: Breng onmiddellijk in frisse lucht, waarschuw een arts.
Ogen: Spoel overvloedig met water, waarschuw een arts.
Huid: Spoel overvloedig met water, waarschuw een arts.

Externe links

Bronnen, noten en/of referenties

↑Threlfall, Richard E., (1951).The story of 100 years of Phosphorus Making: 1851 - 1951.Oldbury: Albright & Wilson Ltd
↑Podger, Hugh (2002).Albright & Wilson: The Last 50 Years.Studley: Brewin Books.ISBN 1-85858-223-7
↑Cruickshank, D.W.J.Refinements of Structures Containing Bonds between Si, P, S or Cl and O or N: V. P₄O₁₀Acta Cryst. 1964, volume 17, pages 677-9.
↑D. E. C. CorbridgePhosphorus: An Outline of its Chemistry, Biochemistry, and Technology5th Edition Elsevier: Amsterdam.ISBN 0-444-89307-5.
↑D. Stachel, I. Svoboda and H. Fuess(June 1995).Phosphorus Pentoxide at 233 K.Acta Cryst.C51(6): 1049-1050.DOI:10.1107/S0108270194012126.
↑Meier, M. S.Phosphorus(V) Oxidein Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.
↑Tidwell, T. T.Dimethyl Sulfoxide–Phosphorus Pentoxidein Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.
↑Luer, B.; Jansen, M.Crystal Structure Refinement of Tetraphosphorus Nonaoxide, P₄O₉Zeitschrift fur Kristallographie 1991, volume 197, pages 247-8.

Zie de categoriePhosphorus pentoxidevanWikimedia Commonsvoor mediabestanden over dit onderwerp.

[1] Threlfall, Richard E., (1951).The story of 100 years of Phosphorus Making: 1851 - 1951.Oldbury: Albright & Wilson Ltd

[2] Podger, Hugh (2002).Albright & Wilson: The Last 50 Years.Studley: Brewin Books.ISBN 1-85858-223-7

[3] Cruickshank, D.W.J.Refinements of Structures Containing Bonds between Si, P, S or Cl and O or N: V. P₄O₁₀Acta Cryst. 1964, volume 17, pages 677-9.

[4] D. E. C. CorbridgePhosphorus: An Outline of its Chemistry, Biochemistry, and Technology5th Edition Elsevier: Amsterdam.ISBN 0-444-89307-5.

[5] D. Stachel, I. Svoboda and H. Fuess(June 1995).Phosphorus Pentoxide at 233 K.Acta Cryst.C51(6): 1049-1050.DOI:10.1107/S0108270194012126.

[6] Meier, M. S.Phosphorus(V) Oxidein Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.

[7] Tidwell, T. T.Dimethyl Sulfoxide–Phosphorus Pentoxidein Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.

[8] Luer, B.; Jansen, M.Crystal Structure Refinement of Tetraphosphorus Nonaoxide, P₄O₉Zeitschrift fur Kristallographie 1991, volume 197, pages 247-8.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]