El pentóxido de fósforo es un compuesto químico con fórmula molecular P 4 O 10 (con su nombre común derivado de su fórmula empírica , P 2 O 5 ). Este sólido cristalino blanco es el anhídrido del ácido fosfórico . Es un potente desecante y deshidratante .
Nombres | |||
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Otros nombres Pentóxido de difósforo Óxido de fósforo (V) Anhídrido fosfórico Decaóxido de tetrafosforo Decoxido de tetrafosforo | |||
Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol ) |
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CHEBI | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.013.852 | ||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
P 4 O 10 | |||
Masa molar | 283,9 g mol -1 | ||
Apariencia | polvo blanco muy delicuescente inodoro | ||
Densidad | 2,39 g / cm 3 | ||
Punto de fusion | 340 ° C (644 ° F; 613 K) | ||
Punto de ebullición | 360 ° C (sublime) | ||
hidrólisis exotérmica | |||
Presión de vapor | 1 mmHg a 385 ° C (forma estable) | ||
Peligros | |||
Ficha de datos de seguridad | MSDS | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Estructura
El pentóxido de fósforo cristaliza en al menos cuatro formas o polimorfos . El más conocido, una forma metaestable [1] (que se muestra en la figura), comprende moléculas de P 4 O 10 . Las fuerzas débiles de van der Waals mantienen unidas estas moléculas en una red hexagonal (sin embargo, a pesar de la alta simetría de las moléculas, el empaquetamiento cristalino no es un empaquetamiento cerrado [2] ). La estructura de la jaula P 4 O 10 recuerda al adamantano con el grupo de puntos de simetría T d . [3] Está estrechamente relacionado con el anhídrido correspondiente del ácido fosforoso , P 4 O 6 . Este último carece de grupos oxo terminales. Su densidad es de 2,30 g / cm 3 . Hierve a 423 ° C bajo presión atmosférica; si se calienta más rápidamente, puede sublimarse. Esta forma puede obtenerse condensando rápidamente el vapor de pentóxido de fósforo, y el resultado es un sólido extremadamente higroscópico. [4]
Los otros polimorfos son poliméricos, pero en cada caso los átomos de fósforo están unidos por un tetraedro de átomos de oxígeno, uno de los cuales forma un enlace terminal P = O que implica la donación de los electrones del orbital p del oxígeno terminal al sencillo antienlazante fósforo-oxígeno. cautiverio. La forma macromolecular puede obtenerse calentando el compuesto en un tubo sellado durante varias horas y manteniendo la masa fundida a una temperatura alta antes de enfriar la masa fundida hasta convertirla en sólido. [4] El metaestable ortorrómbica "O" forma (densidad 2,72 g / cm 3 , punto de fusión 562 ° C) adopta una estructura en capas que consiste en P interconectado 6 O 6 anillos, no a diferencia de la estructura adoptada por ciertos poli silicatos . La forma estable es una fase de mayor densidad, también ortorrómbica, la denominada forma O '. Consiste en una estructura tridimensional, densidad 3,5 g / cm 3 . [1] [5] El polimorfo restante es una forma de vidrio o amorfa; se puede hacer fusionando cualquiera de los demás.
Preparación
El P 4 O 10 se prepara quemando tetrafosforo con suficiente suministro de oxígeno:
- P 4 + 5 O 2 → P 4 O 10
Durante la mayor parte del siglo XX, se utilizó pentóxido de fósforo para proporcionar un suministro de ácido fosfórico puro concentrado . En el proceso térmico, el pentóxido de fósforo obtenido al quemar fósforo blanco se disolvió en ácido fosfórico diluido para producir ácido concentrado. [6] Las mejoras en la tecnología de filtros están llevando al "proceso de ácido fosfórico húmedo" reemplazando al proceso térmico, obviando la necesidad de producir fósforo blanco como material de partida. [7] La deshidratación del ácido fosfórico para dar pentóxido de fósforo no es posible ya que al calentar el ácido metafosfórico hervirá sin perder toda su agua.
Aplicaciones
El pentóxido de fósforo es un potente agente deshidratante como lo indica la naturaleza exotérmica de su hidrólisis:
- P 4 O 10 + 6 H 2 O → 4 H 3 PO 4 (–177 kJ )
Sin embargo, su utilidad para el secado está algo limitada por su tendencia a formar un revestimiento viscoso protector que inhibe la deshidratación adicional por el material no gastado. En los desecadores se utiliza una forma granular de P 4 O 10 .
De acuerdo con su fuerte poder desecante, el P 4 O 10 se utiliza en síntesis orgánica para la deshidratación. La aplicación más importante es la conversión de amidas primarias en nitrilos : [8]
- P 4 O 10 + RC (O) NH 2 → P 4 O 9 (OH) 2 + RCN
El coproducto indicado P 4 O 9 (OH) 2 es una fórmula idealizada para productos indefinidos resultantes de la hidratación del P 4 O 10 .
Alternativamente, cuando se combina con un ácido carboxílico , el resultado es el anhídrido correspondiente : [9]
- P 4 O 10 + RCO 2 H → P 4 O 9 (OH) 2 + [RC (O)] 2 O
El "reactivo Onodera", una solución de P 4 O 10 en DMSO , se emplea para la oxidación de alcoholes . [10] Esta reacción recuerda a la oxidación de Swern .
El poder desecante del P 4 O 10 es lo suficientemente fuerte como para convertir muchos ácidos minerales en sus anhídridos. Ejemplos: HNO 3 se convierte en N 2 O 5 ; H 2 SO 4 se convierte en SO 3 ; HClO 4 se convierte en Cl 2 O 7 ; CF 3 SO 3 H se convierte en (CF 3 ) 2 S 2 O 5 .
Agricultura
El compuesto se puede utilizar como fertilizante para cultivos .
Óxidos de fósforo relacionados
Entre los comercialmente importantes P 4 O 6 y P 4 O 10 , se conocen óxidos de fósforo con estructuras intermedias. [11]
Peligros
El pentóxido de fósforo en sí no es inflamable. Al igual que el trióxido de azufre , reacciona vigorosamente con agua y sustancias que contienen agua como la madera o el algodón, libera mucho calor e incluso puede provocar un incendio debido a la naturaleza altamente exotérmica de tales reacciones. Es corrosivo para el metal y es muy irritante; puede causar quemaduras graves en los ojos, la piel, las membranas mucosas y el tracto respiratorio incluso en concentraciones tan bajas como 1 mg / m 3 . [12]
Ver también
- Reactivo de Eaton
Referencias
- ↑ a b Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Cruickshank, DWJ (1964). "Refinamientos de estructuras que contienen enlaces entre Si, P, S o Cl y O o N: V. P 4 O 10 ". Acta Crystallogr . 17 (6): 677–9. doi : 10.1107 / S0365110X64001669 .
- ^ DEC Corbridge "Fósforo: un resumen de su química, bioquímica y tecnología" Quinta edición Elsevier: Amsterdam. ISBN 0-444-89307-5 .
- ^ a b . Catherine E. Housecroft; Alan G. Sharpe (2008). "Capítulo 15: Los elementos del grupo 15". Química inorgánica, 3ª edición . Pearson. pag. 473. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ D. Stachel, I. Svoboda y H. Fuess (junio de 1995). "Pentóxido de fósforo a 233 K". Acta Crystallogr. C . 51 (6): 1049-1050. doi : 10.1107 / S0108270194012126 .
- ^ Threlfall, Richard E., (1951). La historia de 100 años de fabricación de fósforo: 1851-1951 . Oldbury: Albright & Wilson Ltd
- ^ Podger, Hugh (2002). Albright & Wilson: Los últimos 50 años . Studley: Brewin Books. ISBN 1-85858-223-7
- ^ Meier, MS "Óxido de fósforo (V)" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, Nueva York. doi : 10.1002 / 047084289X .
- ^ Joseph C. Salamone, ed. (1996). Enciclopedia de materiales poliméricos: C, Volumen 2 . Prensa CRC. pag. 1417. ISBN 0-8493-2470-X.
- ^ Tidwell, TT "Dimetil sulfóxido-pentóxido de fósforo" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, Nueva York. doi : 10.1002 / 047084289X .
- ^ Luer, B .; Jansen, M. "Refinamiento de la estructura cristalina del nonaóxido de tetrafosforo, P 4 O 9 " Zeitschrift fur Kristallographie 1991, volumen 197, páginas 247-8.
- ^ Pentóxido de fósforo MSDS