Oxit phospho pentoxide

Oxit phospho pentoxide hay Diphospho pentoxide là một hợp chất hóa học có công thức phân tử P₄O₁₀ (thường được gọi là P₂O₅ dựa trên công thức thực nghiệm). Đây là dạng rắn màu trắng, là anhydrite của acid phosphoric, là chất hút ẩm mạnh và chất khử nước.

Diphospho pentoxide tinh khiết ở ít nhất 4 dạng (hoặc 4 đa hình). Dạng phổ biến nhất, một trạng thái giả bền, được biểu diễn trong hình, bao gồm các phân tử P₄O₁₀. Lực van der Waals yếu liên kết các phân tử lại với nhau trong một cấu trúc tinh thể hình lục giác (mặc dù sự đối xứng cao của các phân tử, cấu trúc tinh thể không hoàn toàn đều). Cấu trúc lồng P₄O₁₀ có liên quan chặt chẽ đến adamantane với nhóm điểm đối xứng Td. Nó gần gũi với anhydrite tương ứng của acid phosphorơ, P₄O₆. Anhydrite thứ hai này thiếu nhóm oxo ở cực trên. Mật độ của nó là 2,30 g/cm³. Nó sôi ở 423 °C dưới áp suất khí quyển; nếu nung nó nhanh hơn, nó có thể phát nổ. Dạng này có thể được tạo ra bằng cách làm lạnh nhanh hơi oxit phospho pentoxide, kết quả là một chất rắn cực kỳ hút ẩm.

Đặc tính hóa học

Phản ứng với base (tùy theo tỷ lệ mol) tạo ra muối axit hoặc muối trung tính

P₂O₅ + 2NaOH + H₂O → 2NaH₂PO₄

P₂O₅ + 4NaOH → 2Na₂HPO₄ + H₂O

P₂O₅ + 6NaOH → 2Na₃PO₄ + 3H₂O

Phản ứng với nước

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

Ứng dụng

Oxit phospho pentoxide là một chất khử nước mạnh, như được cho thấy bởi nhiệt phát ra trong quá trình thủy phân:

P₄O₁₀ + 6 H₂O → 4 H₃PO₄   (–177 kJ)

Tuy nhiên, việc sử dụng nó để làm khô bị hạn chế do nó có xu hướng tạo ra một lớp phủ bảo vệ dạng nhớt ngăn cản sự khử nước tiếp theo của các vật liệu khác. Hạt P₄O₁₀ được sử dụng trong các thiết bị hút ẩm.

Phù hợp với khả năng hút ẩm mạnh của nó, P₄O₁₀ được sử dụng trong tổng hợp hữu cơ để khử nước. Ứng dụng quan trọng nhất của nó là chuyển đổi các amit bậc nhất thành các nitril:

P₄O₁₀ + RC(O)NH₂ → P₄O₉(OH)₂ + RCN

Trong phương trình, P₄O₉(OH)₂ là công thức lý tưởng hóa của các sản phẩm không xác định được hình thành từ quá trình hydrat hóa P₄O₁₀.

Bên cạnh đó, khi phối hợp với acid cacboxylic, phản ứng tạo ra anhydrit hữu cơ tương ứng:

P₄O₁₀ + RCO₂H → P₄O₉(OH)₂ + [RC(O)]₂O

'Thuốc thử Onodera' là dung dịch của P₄O₁₀ trong DMSO, được sử dụng để oxy hóa các loại rượu. Phản ứng này tương tự như phản ứng Swern.

Khả năng hút ẩm của P₄O₁₀ đủ mạnh để chuyển đổi nhiều acid vô cơ thành các anhydrit của chúng, ví dụ như: HNO₃ được chuyển thành N₂O₅; H₂SO₄ thành SO₃; HClO₄ thành Cl₂O₇; HCF₃SO₃ thành (CF₃)₂S₂O₅.

Nguy hiểm

Phosphor pentoxide không dễ cháy nhưng phản ứng dữ dội với nước và các chất có chứa nước như gỗ hay bông, giải phóng nhiều nhiệt và có thể gây cháy. Đây là chất ăn mòn mạnh với nhiều kim loại và rất kích thích – có thể gây bỏng nghiêm trọng đối với mắt, da, màng nhầy, đường hô hấp ngay cả khi ở nồng độ thấp chỉ 1 mg/m³.

Các oxit phosphor liên quan

Nằm giữa P₄O₆ và P₄O₁₀, các oxit phosphor có cấu trúc trung gian có tầm quan trọng trong kinh tế và thương mại