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Articulo de referencia

pentóxido de fósforo

Tricyclo[3.3.1.1 3,7 ]tetraphosphoxane 1,3,5,7-tetraoxide"},"SystematicName":{"wt":"2,4,6,8,9,10-Hexaoxa-1λ 5 ,3λ 5 ,5λ 5 ,7λ 5 -tetraphosphatricyclo[3.3.1.1 3,7 ]decane 1,3,5,7...

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El pentóxido de fósforo es un compuesto químico con fórmula molecular P₄O₁₀ ( cuyo nombre común deriva de su fórmula empírica , P₂O₅ ). Este sólido cristalino blanco es el anhídrido del ácido fosfórico . Es un potente desecante y agente deshidratante .

Estructura

El pentóxido de fósforo cristaliza en al menos cuatro formas o polimorfos . El más conocido, una forma metaestable [ 1 ] (mostrada en la figura), comprende moléculas de P₄O₁₀ . Débiles fuerzas 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 compacto [ 2 ] ). La estructura de la jaula de P₄O₁₀ recuerda al adamantano con grupo puntual de simetría Td . [ 3 ] Está estrechamente relacionado con el anhídrido correspondiente del ácido fosforoso , P₄O₆ . Este último carece de grupos oxo terminales. Su densidad es de 2,30 g/cm³ . Hierve a 423 ° C a presión atmosférica; si se calienta más rápidamente , puede sublimarse. Esta forma se puede obtener 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 P=O terminal que implica la donación de los electrones del orbital p del oxígeno terminal a los enlaces simples antienlazantes fósforo-oxígeno. La forma macromolecular se puede obtener calentando el compuesto en un tubo sellado durante varias horas y manteniendo el fundido a alta temperatura antes de enfriarlo al sólido. [ 4 ] La forma ortorrómbica metaestable "O" (densidad 2,72 g/cm³ , punto de fusión  562 ° C  ) adopta una estructura laminar que consiste en anillos P₆O₆ interconectados , no muy diferente de la estructura adoptada por ciertos polisilicatos . La forma estable es una fase de mayor densidad, también ortorrómbica, la llamada forma O'. Consiste en un marco tridimensional, densidad 3,5 g/ cm³ . [ 1 ] [ 5 ] El polimorfo restante es una forma vítrea o amorfa; se puede obtener fusionando cualquiera de los demás.

Preparación

El P 4 O 10 se prepara quemando fósforo blanco con un suministro suficiente de oxígeno: [ 6 ]

P 4 + 5 O 2 → P 4 O 10

La deshidratación del ácido fosfórico para obtener pentóxido de fósforo no es posible, ya que al calentarlo forma varios polifosfatos pero no se deshidrata lo suficiente como para formar P 4 O 10 .

Aplicaciones

El pentóxido de fósforo es un potente agente deshidratante , como lo indica la naturaleza exotérmica de su hidrólisis, que produce ácido fosfórico :

P4O10 + 6H2O → 4H3PO4 ( −177 kJ )​​​​ 

Sin embargo , su utilidad para el secado se ve algo limitada por su tendencia a formar una capa protectora viscosa que inhibe una mayor deshidratación por el material no utilizado. En los desecadores se utiliza una forma granular de P₄O₁₀ .

Debido a su fuerte poder desecante, el P₄O₁₀ se utiliza en síntesis orgánica para la deshidratación. La aplicación más importante es la conversión de amidas primarias en nitrilos : [ 7 ]

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 no definidos resultantes de la hidratación de P 4 O 10 .

Alternativamente, cuando se combina con un ácido carboxílico , el resultado es el anhídrido correspondiente : [ 8 ]

P 4 O 10 + RCO 2 H → P 4 O 9 (OH) 2 + [RC (O)] 2 O

El "reactivo de Onodera", una solución de P 4 O 10 en DMSO , se emplea para la oxidación de alcoholes . [ 9 ] 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: el HNO 3 se convierte en N 2 O 5 ; el H 2 SO 4 se convierte en SO 3 ; el HClO 4 se convierte en Cl 2 O 7 ; el CF 3 SO 3 H se convierte en (CF 3 ) 2 S 2 O 5 .   

Como medida indirecta

El contenido de P₂O₅ se utiliza frecuentemente en la industria como valor aproximado de todos los óxidos de fósforo presentes en un material. Por ejemplo, el ácido fosfórico de grado fertilizante también puede contener diversos compuestos de fósforo relacionados que resultan útiles. Todos estos compuestos se describen colectivamente en términos de « contenido de P₂O₅ » para facilitar la comparación del contenido de fósforo de diferentes productos. Sin embargo, el pentóxido de fósforo no está presente en la mayoría de las muestras , ya que no es estable en soluciones acuosas.

Peligros

El pentóxido de fósforo en sí mismo no es inflamable. Al igual que el trióxido de azufre , reacciona vigorosamente con el agua y sustancias que contienen agua, como la madera o el algodón, liberando mucho calor e incluso pudiendo provocar incendios debido a la naturaleza altamente exotérmica de dichas reacciones. Es corrosivo para los metales y muy irritante; puede causar quemaduras graves en los ojos, la piel, las mucosas y las vías respiratorias incluso a concentraciones tan bajas como 1  mg/ m³ . [ 10 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª  ed.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. ↑ 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 .
  3. ↑ DEC Corbridge "Fósforo: Un resumen de su química, bioquímica y tecnología" 5.ª edición Elsevier: Ámsterdam. ISBN 0-444-89307-5.
  4. 1 2 . Catherine E. Housecroft; Alan G. Sharpe (2008). «Capítulo 15: Los elementos del grupo 15». Química Inorgánica, 3.ª edición . Pearson. pág. 473. ISBN  978-0-13-175553-6.
  5. ↑ D. Stachel, I. Svoboda y H. Fuess (junio de 1995). "Pentóxido de fósforo a 233 K". Acta Crystallogr. C . 51 (6): 1049– 1050. Bibcode : 1995AcCrC..51.1049S . doi : 10.1107/S0108270194012126 .
  6. ↑ Threlfall, Richard E., (1951). La historia de 100 años de producción de fósforo: 1851 - 1951. Oldbury: Albright & Wilson Ltd.
  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 .
  8. ↑ Joseph C. Salamone, ed. (1996). Enciclopedia de materiales poliméricos: C, Volumen 2. CRC Press. pág. 1417. ISBN  0-8493-2470-X.
  9. ↑ Tidwell, TT "Sulfóxido de dimetilo–pentóxido de fósforo" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica (Ed.: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, Nueva York. doi : 10.1002/047084289X .
  10. ↑ Ficha de datos de seguridad del pentóxido de fósforo