ฟอสฟอรัสออกไซด์ (V): โครงสร้างคุณสมบัติการได้รับการใช้ความเสี่ยง - เคมี - 2026

ออกไซด์ฟอสฟอรัส (V)เป็นอนินทรีที่เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นจากออกซิเจนและฟอสฟอรัส (P) (O) สูตรเชิงประจักษ์ของมันคือ P ₂ O ₅ในขณะที่สูตรโมเลกุลของมันที่ถูกต้องคือ P ₄ O 10 เป็นของแข็งสีขาวดูดความชื้นกล่าวคือสามารถดูดซับน้ำจากอากาศได้ง่ายมากทำปฏิกิริยากับมันทันที ปฏิกิริยาอาจเป็นอันตรายเนื่องจากทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

แนวโน้มที่สูงในการดูดซับน้ำทำให้ถูกใช้เป็นสารทำแห้งในห้องปฏิบัติการเคมีเช่นเดียวกับตัวขจัดน้ำของสารประกอบบางชนิดนั่นคือการกำจัดน้ำออกจากโมเลกุลของมัน

ผงฟอสฟอรัสออกไซด์ (v), P ₄ O ₁₀ . LHcheM. ที่มา: Wikimedia Commons

ฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) ยังใช้เพื่อเร่งปฏิกิริยาการจับตัวของโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนต่างๆซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เรียกว่าการควบแน่น นอกจากนี้ยังอนุญาตให้เปลี่ยนกรดอินทรีย์บางชนิดเป็นเอสเทอร์

ตัวอย่างเช่นมันถูกใช้ในการกลั่นน้ำมันเบนซินเพื่อเตรียมกรดฟอสฟอริก H ₃ PO ₄เพื่อให้ได้สารประกอบที่ช่วยชะลอการเกิดไฟเพื่อทำแก้วสำหรับการใช้งานสุญญากาศและการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมาย

ฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) ต้องเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิทเพื่อป้องกันไม่ให้สัมผัสกับความชื้นในอากาศ มีฤทธิ์กัดกร่อนและสามารถทำลายดวงตาผิวหนังและเยื่อเมือกได้

โครงสร้าง

ฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) ประกอบด้วยฟอสฟอรัส (P) และออกซิเจน (O) โดยฟอสฟอรัสมีความจุ +5 และออกซิเจน -2 ออกไซด์โมเลกุลฟอสฟอรัส (V) มีสี่ฟอสฟอรัสและออกซิเจนอะตอมสิบและนั่นคือเหตุผลสูตรโมเลกุลของมันที่ถูกต้องคือ P ₄ O 10

โครงสร้างของโมเลกุลออกไซด์ฟอสฟอรัส (V), P ₄ O 10 ผู้แต่ง: Benjah-bmm27. ที่มา: Wikimedia Commons

มีอยู่ในรูปแบบผลึกสามรูปแบบเป็นผงอสัณฐานและในรูปแบบน้ำเลี้ยง (เป็นแก้ว) ในรูปผลึกหกเหลี่ยมแต่ละอะตอมของฟอสฟอรัสจะพบที่จุดยอดของจัตุรมุข

ศัพท์เฉพาะ

- ฟอสฟอรัสออกไซด์ (v)

- ฟอสฟอรัสเพนออกไซด์

- ไดฟอสฟอรัสเพนออกไซด์

- ฟอสฟอรัสเพนออกไซด์

- ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์

- เตตราฟอสฟอรัสดีคาโอไซด์

คุณสมบัติ

สภาพร่างกาย

ผลึกของแข็งสีขาว รูปแบบที่พบมากที่สุดคือผลึกหกเหลี่ยม

น้ำหนักโมเลกุล

283.89 ก. / โมล

จุดหลอมเหลว

562 ºC

อุณหภูมิระเหิด

360 ºCที่ความดันบรรยากาศ 1 หมายความว่าที่อุณหภูมินี้จะเปลี่ยนจากของแข็งเป็นก๊าซโดยไม่ต้องผ่านสถานะของเหลว

ความหนาแน่น

2.30 ก. / ซม. ³

การละลาย

ละลายในน้ำได้ดี ละลายในกรดซัลฟิวริก ไม่ละลายในอะซิโตนและแอมโมเนีย

คุณสมบัติทางเคมี

ฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) การดูดซับและทำปฏิกิริยากับน้ำจากอากาศอย่างรวดเร็วมากขึ้นรูปกรดฟอสฟ H ₃ PO 4 ปฏิกิริยานี้คือการคายความร้อนซึ่งหมายความว่าความร้อนจะเกิดขึ้นในระหว่างนั้น

ปฏิกิริยาของฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) กับน้ำเพื่อสร้างกรดฟอสฟอริก H ₃ PO ₄ . ผู้แต่ง: Marilú Stea

ปฏิกิริยาของ P ₄ O ₁₀กับน้ำนำไปสู่การก่อตัวของส่วนผสมของกรดฟอสฟอริกซึ่งองค์ประกอบขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำและเงื่อนไข

ปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์นำไปสู่การสร้างเอสเทอร์ของกรดฟอสฟอริกหรือกรดพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการทดลอง

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

ด้วยออกไซด์พื้นฐานจะสร้างฟอสเฟตที่เป็นของแข็ง

มีฤทธิ์กัดกร่อน มันสามารถตอบสนองต่ออันตรายกับกรดฟอร์มิคและมีฐานนินทรีย์เช่นโซเดียมไฮดรอกไซ (NaOH), แคลเซียมออกไซด์ (CaO) หรือโซเดียมคาร์บอเนต Na ₂ CO 3

ถ้าสารละลายของกรดเปอร์คลอริก HClO ₄และคลอโรฟอร์ม CHCl ₃เทลงในฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) P ₄ O ₁₀จะเกิดการระเบิดอย่างรุนแรง

คุณสมบัติอื่น ๆ

ไม่ติดไฟ ไม่ส่งเสริมการเผาไหม้ อย่างไรก็ตามปฏิกิริยากับน้ำมีความรุนแรงและคายความร้อนมากจนอาจเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้

การได้รับ

สามารถเตรียมได้โดยการออกซิเดชั่นโดยตรงของฟอสฟอรัสในอากาศแห้ง เมื่อฟอสฟอรัสสัมผัสกับออกซิเจนส่วนเกินจะออกซิไดซ์เป็นฟอสฟอรัสออกไซด์ (v)

P ₄ + 5 O ₂ → P ₄ O ₁₀

มีอยู่ในธรรมชาติ

ฟอสฟอรัส (v) ออกไซด์พบได้ในแร่ธาตุเช่นอิลเมไนต์รูไทล์และเพทาย

Ilmenite เป็นแร่ธาตุที่มีเหล็กและไทเทเนียมและบางครั้งก็มีฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) ในความเข้มข้นที่แตกต่างกันระหว่าง 0.04 ถึง 0.33% โดยน้ำหนัก Rutile เป็นแร่ไทเทเนียมออกไซด์และสามารถมีประมาณ 0.02% โดยน้ำหนักของ P ₂ O 5

ทรายเพทาย (แร่ธาตุของเซอร์โคเนียม) มีฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) ใน 0.05-0.39% โดยน้ำหนัก

การประยุกต์ใช้งาน

เป็นตัวแทนการคายน้ำและการทำให้แห้ง

เนื่องจากความโลภในน้ำเป็นอย่างมากจึงเป็นหนึ่งในสารขจัดน้ำที่รู้จักกันดีและมีประสิทธิภาพมากที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 ° C

สามารถดึงน้ำออกจากสารที่ตัวเองถือว่าเป็นสารขจัดน้ำ ตัวอย่างเช่นคุณสามารถเอาน้ำจากกรดซัลฟูริก H ₂ SO _{4 โดย}แปลงไป SO ₃และจากไนตริกกรด HNO _{3 โดย}การแปลงไปยัง N ₂ O 5

การคายกรดซัลฟิวริกโดยฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) ผู้แต่ง: Marilú Stea

โดยทั่วไปแล้วมันสามารถทำให้ของเหลวและก๊าซเหล่านั้นแห้งโดยที่มันไม่ทำปฏิกิริยาดังนั้นจึงสามารถกำจัดความชื้นออกจากระบบสูญญากาศได้

ในปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์

ฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) ทำหน้าที่ปิดวงแหวนของสารประกอบอินทรีย์และปฏิกิริยาการควบแน่นอื่น ๆ

ช่วยให้การเอสเทอริฟิเคชันของกรดอินทรีย์โดยมีความเป็นไปได้ในการแยกความแตกต่างระหว่างกรดอะลิฟาติกคาร์บอกซิลิกหลัก (โซ่คาร์บอนที่ไม่มีวงแหวนที่มีกลุ่ม –COOH ที่ปลายด้านหนึ่ง) และกรดอะโรมาติก (กลุ่ม –COOH ที่ติดกับวงแหวนเบนซีน) เนื่องจากกลุ่มหลังไม่ทำปฏิกิริยา

นอกจากนี้ยังทำหน้าที่กำจัดโมเลกุลของ H ₂ O ออกจากเอไมด์ R (C = O) NH ₂และแปลงเป็นไนไตรล์ R-CN นอกจากนี้ยังเร่งหรือเร่งปฏิกิริยาออกซิเจนการดีไฮโดรจีเนชันและพอลิเมอไรเซชันของน้ำมันดิน

P ₄ O ₁₀ใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการเคมีอินทรีย์ ผู้แต่ง: jdn2001cn0. ที่มา: Pixabay

ในการกลั่นน้ำมันเชื้อเพลิง

ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1930 การศึกษาบางชิ้นระบุว่าฟอสฟอรัส (v) ออกไซด์มีส่วนช่วยในการกลั่นน้ำมันเบนซินทำให้มีค่าออกเทนเพิ่มขึ้น

การกลั่นกรองของ P ₄ O ₁₀ส่วนใหญ่เกิดจากปฏิกิริยาการควบแน่น (การรวมตัวกันของโมเลกุลที่แตกต่างกัน) ไม่ใช่การรวมตัวกันของโมเลกุลที่เท่ากัน

P ₄ O ₁₀เร่งการเกิดอัลคิเลชันโดยตรงของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนด้วยโอเลฟินการเปลี่ยนโอเลฟินเป็นแนฟธีนและพอลิเมอไรเซชันบางส่วน ปฏิกิริยาอัลคิเลชันจะเพิ่มจำนวนออกเทนของน้ำมันเบนซิน

ด้วยวิธีนี้จะได้รับน้ำมันเบนซินคุณภาพสูง

อนุพันธ์ของปิโตรเลียมบางชนิดสามารถปรับปรุงได้โดยการกระทำของ P ₄ O ₁₀ต่อโมเลกุลของมัน ผู้แต่ง: drpepperscott230 ที่มา: Pixabay

ในการใช้งานต่างๆ

ฟอสฟอรัสออกไซด์ (v) ใช้เพื่อ:

- เตรียมกรดฟอสฟอริก H ₃ PO ₄

- รับเอสเทอร์อะคริเลตและสารลดแรงตึงผิว

- เตรียมฟอสเฟตเอสเทอร์ที่ใช้เป็นสารหน่วงไฟตัวทำละลายและตัวเจือจาง

- การเปลี่ยนฟอสฟอรัสไตรคลอไรด์เป็นฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์

- น้ำยาในห้องปฏิบัติการ

- ผลิตแว่นตาพิเศษสำหรับหลอดสุญญากาศ

- เพิ่มจุดหลอมเหลวของยางมะตอย

- ทำหน้าที่เป็นโมเลกุลมาตรฐานในการตรวจหาฟอสฟอรัสหรือฟอสเฟตในหินฟอสเฟตปุ๋ยและปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในรูปแบบของ P ₂ O ₅

- ปรับปรุงพันธะระหว่างโพลีเมอร์บางชนิดกับชั้นงาช้างที่ฟันมี

แว่นตาพิเศษบางอย่างเช่นสำหรับหลอดสูญญากาศจำเป็นต้องใช้ P ₄ O ₁₀ในระหว่างการผลิต Tvezymer. ที่มา: Wikimedia Commons

ความเสี่ยง

ฟอสฟอรัส (v) ออกไซด์ควรเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิทและในที่เย็นแห้งและมีอากาศถ่ายเทสะดวก

สิ่งนี้ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้สัมผัสกับน้ำเนื่องจากมันสามารถทำปฏิกิริยารุนแรงกับมันสร้างความร้อนจำนวนมากจนถึงขั้นเผาวัสดุใกล้เคียงที่ติดไฟได้

ฝุ่นฟอสฟอรัส (v) ออกไซด์ระคายเคืองต่อดวงตาและทางเดินหายใจและกัดกร่อนผิวหนัง อาจทำให้แสบตา หากกลืนเข้าไปจะทำให้เกิดแผลไหม้ภายในถึงแก่ชีวิต

อ้างอิง

1. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (2019) ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ กู้คืนจาก pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. เนย์เลอร์พี. (2544). Bitumens: ดัดแปลง การปรับเปลี่ยนทางเคมี ในสารานุกรมวัสดุ: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. กู้คืนจาก sciencedirect.com.
3. มาลิเชฟบีดับเบิลยู (2479) ฟอสฟอรัสเพนออกไซด์เป็นสารกลั่นน้ำมันเบนซิน เคมีอุตสาหกรรมและวิศวกรรม 2479, 28, 2, 190-193 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
4. Epps จูเนียร์ EA (1950) การกำหนดโฟโตเมตริกของฟอสฟอรัสเพนออกไซด์ที่มีอยู่ใน Fertlizers เคมีวิเคราะห์ 1950, 22, 8, 1062-1063 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
5. Banerjee, A. et al. (2526). การใช้ฟอสฟอรัสเพนออกไซด์: เอสเตอริฟิเคชันของกรดอินทรีย์ เจ. เคมี 1983, 48, 3108-3109 กู้คืนจาก pubs.acs.org.
6. ฝ้ายเอฟอัลเบิร์ตและวิลคินสันจอฟฟรีย์ (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons
7. เคิร์ก - โอ ธ เมอร์ (1994). สารานุกรมเทคโนโลยีเคมี. พิมพ์ครั้งที่สี่. John Wiley & Sons
8. Ogliari, FA และคณะ (2008) การสังเคราะห์โมโนเมอร์ฟอสเฟตและพันธะกับเนื้อฟัน: วิธีการเอสเทอริฟิเคชันและการใช้ฟอสฟอรัสเพนท็อกไซด์ วารสารทันตแพทยศาสตร์เล่มที่ 36 ฉบับที่ 3 มีนาคม 2551 หน้า 171-177. กู้คืนจาก sciencedirect.com.