Óxido de fósforo (v): estrutura, propriedades, obtenção, usos, riscos - Ciência - 2023

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o óxido de fósforo (v) É um sólido inorgânico formado por fósforo (P) e oxigênio (O). Sua fórmula empírica é P₂OU₅, enquanto sua fórmula molecular correta é P₄OU₁₀. É um sólido branco muito higroscópico, ou seja, pode absorver a água do ar com muita facilidade, reagindo imediatamente com ela. A reação pode ser perigosa, pois causa um rápido aumento da temperatura.

Sua alta tendência a absorver água o levou a ser utilizado como agente secante em laboratórios químicos, bem como desidratador de alguns compostos, ou seja, para retirar água de suas moléculas.

O óxido de fósforo (v) também é usado para acelerar as reações de ligação de várias moléculas de hidrocarbonetos, uma reação chamada condensação. Além disso, permite converter certos ácidos orgânicos em ésteres.

Tem sido usado, por exemplo, para refinar gasolina, para preparar ácido fosfórico H₃PO₄, para obter compostos que servem para retardar o fogo, para fazer vidro para aplicações a vácuo, entre muitos outros usos.

O óxido de fósforo (v) deve ser mantido em recipientes bem fechados para evitar que entre em contato com a umidade do ar. É corrosivo e pode causar lesões nos olhos, pele e membranas mucosas.

Estrutura

O óxido de fósforo (v) é composto de fósforo (P) e oxigênio (O), onde o fósforo tem valência +5 e o oxigênio -2. A molécula de óxido de fósforo (v) tem quatro átomos de fósforo e dez átomos de oxigênio e é por isso que sua fórmula molecular correta é P₄OU₁₀.

Existe em três formas cristalinas, como pó amorfo e na forma vítrea (como vidro). Na forma cristalina hexagonal, cada um dos átomos de fósforo é encontrado nos vértices de um tetraedro.

Nomenclatura

- Óxido de fósforo (v)

- Pentóxido de fósforo

- Pentóxido de difósforo

- Pentóxido fosfórico

- Anidrido fosfórico

- Decaóxido de tetrafósforo

Propriedades

Estado físico

Sólido branco cristalino. A forma mais comum é a de cristais hexagonais.

Peso molecular

283,89 g / mol

Ponto de fusão

562 ºC

Temperatura de sublimação

360 ºC à pressão de 1 atmosfera. Isso significa que nessa temperatura ele passa do estado sólido ao gasoso sem passar pelo estado líquido.

Densidade

2,30 g / cm³

Solubilidade

Muito solúvel em água. Solúvel em ácido sulfúrico. Insolúvel em acetona e amônia.

Propriedades quimicas

O óxido de fósforo (v) absorve e reage com a água do ar extremamente rapidamente, formando ácido fosfórico H₃PO₄. Essa reação é exotérmica, o que significa que é produzido calor durante ela.

A reação de P₄OU₁₀ com água leva à formação de uma mistura de ácidos fosfóricos cuja composição depende da quantidade de água e das condições.

A reação com álcoois leva à formação de ésteres de ácido fosfórico ou ácidos poliméricos dependendo das condições experimentais.

P₄OU₁₀ + 6 ROH → 2 (RO)₂PO.OH + 2 RO.PO (OH)₂

Com óxidos básicos, forma fosfatos sólidos.

É corrosivo. Pode reagir perigosamente com ácido fórmico e bases inorgânicas, como hidróxido de sódio (NaOH), óxido de cálcio (CaO) ou carbonato de sódio Na₂CO₃.

Se você derramar uma solução de ácido perclórico HClO₄ e clorofórmio CHCl₃ em óxido de fósforo (v) P₄OU₁₀ ocorre uma explosão violenta.

Outras propriedades

Não é inflamável. Não promove a combustão. No entanto, sua reação com a água é tão violenta e exotérmica que pode haver risco de incêndio.

Obtendo

Pode ser preparado por oxidação direta do fósforo em uma corrente de ar seco. O fósforo, quando entra em contato com o excesso de oxigênio, oxida-se para formar óxido de fósforo (v).

P₄ + 5 O₂ → P₄OU₁₀

Presença na natureza

O óxido de fósforo (v) é encontrado em minerais como ilmenita, rutilo e zircão.

A ilmenita é um mineral que contém ferro e titânio e às vezes possui óxido de fósforo (v) em concentrações que variam entre 0,04 e 0,33% em peso. Rutilo é um mineral de óxido de titânio e pode conter cerca de 0,02% em peso de P₂OU₅.

As areias de zircão (um mineral do elemento zircônio) têm óxido de fósforo (v) em 0,05-0,39% em peso.

Formulários

Como agente desidratante e secante

Devido à sua grande ganância por água é um dos mais conhecidos agentes desidratantes e muito eficaz em temperaturas abaixo de 100 ° C.

Ele pode extrair água de substâncias que são consideradas agentes desidratantes. Por exemplo, você pode remover a água do ácido sulfúrico H₂SW₄ transformando-o em SO₃ e ácido nítrico HNO₃ transformando-o em N₂OU₅.

Basicamente, pode secar todos os líquidos e gases com os quais não reage, por isso permite retirar vestígios de humidade dos sistemas de vácuo.

Em reações de química orgânica

O óxido de fósforo (v) serve para fechar anéis de compostos orgânicos e outras reações de condensação.

Torna possível esterificar ácidos orgânicos com a possibilidade de distinguir entre ácidos carboxílicos alifáticos primários (cadeia de carbono sem anéis com o grupo –COOH em uma extremidade) e ácidos aromáticos (grupo –COOH ligado ao anel benzênico), desde que estes últimos não reajam.

Também serve para remover uma molécula de H₂O das amidas R (C = O) NH₂ e os converte em nitrilos R-CN. Além disso, catalisa ou acelera as reações de oxigenação, desidrogenação e polimerização do betume.

No refino de combustível

Desde a década de 30 do século XX, alguns estudos indicavam que o óxido de fósforo (v) exercia uma ação refinadora sobre a gasolina, aumentando seu número de octanas.

A ação refinadora de P₄OU₁₀ é principalmente devido a reações de condensação (união de moléculas diferentes) e não polimerização (união de moléculas iguais).

O p₄OU₁₀ acelera a alquilação direta de hidrocarbonetos aromáticos com olefinas, a conversão de olefinas em naftenos e sua polimerização parcial. A reação de alquilação aumenta o número de octanas da gasolina.

Obtém-se assim uma gasolina refinada de alta qualidade.

Em várias aplicações

O óxido de fósforo (v) é usado para:

- Prepare ácido fosfórico H₃PO₄

- Obter ésteres de acrilato e surfactantes

- Prepare ésteres de fosfato que são usados como retardadores de chama, solventes e diluentes

- Conversão de tricloreto de fósforo em oxicloreto de fósforo

- Reagente de laboratório

- Fabricação de vidros especiais para tubos de vácuo

- Aumentar o ponto de fusão do asfalto

- Servir como molécula padrão na determinação de fósforo ou fosfatos em rocha fosfática, fertilizantes e cimento Portland, na forma de P₂OU₅

- Melhorar as ligações entre certos polímeros e a camada de marfim que os dentes possuem

Riscos

O óxido de fósforo (v) deve ser mantido em recipientes fechados e em locais frescos, secos e bem ventilados.

Isso serve para evitar que entre em contato com a água, pois pode reagir violentamente com ela, gerando muito calor, a ponto de queimar materiais próximos que são combustíveis.

O pó de óxido de fósforo (v) é irritante para os olhos e o trato respiratório e corrosivo para a pele. Pode causar queimaduras nos olhos. Se ingerido, pode causar queimaduras internas fatais.

Referências

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