- Structure
- Nomenclature
- Propriétés
- État physique
- Poids moléculaire
- Point de fusion
- Température de sublimation
- Densité
- Solubilité
- Propriétés chimiques
- Autres propriétés
- Obtention
- Présence dans la nature
- Applications
- En tant qu'agent déshydratant et desséchant
- Dans les réactions de chimie organique
- Dans le raffinage du carburant
- Dans diverses applications
- Des risques
- Références
L' oxyde de phosphore (v) est un solide inorganique formé d'oxygène et de phosphore (P) (O). Sa formule empirique est P 2 O 5, tandis que sa formule moléculaire correcte est P 4 O 10. C'est un solide blanc très hygroscopique, c'est-à-dire qu'il peut très facilement absorber l'eau de l'air et réagir immédiatement avec lui. La réaction peut être dangereuse car elle provoque une élévation rapide de la température.
Sa forte tendance à absorber l'eau a conduit à son utilisation comme agent de séchage dans les laboratoires de chimie, ainsi que comme déshydrateur de certains composés, c'est-à-dire pour éliminer l'eau de ses molécules.
Poudre d'oxyde de phosphore (v), P 4 O 10. LHcheM. Source: Wikimedia Commons.
L'oxyde de phosphore (v) est également utilisé pour accélérer les réactions de liaison de diverses molécules d'hydrocarbures, une réaction appelée condensation. De plus, il permet de convertir certains acides organiques en esters.
Il a été utilisé par exemple pour raffiner de l'essence, pour préparer de l'acide phosphorique H 3 PO 4, pour obtenir des composés servant à retarder le feu, pour fabriquer du verre pour des applications sous vide, parmi de nombreuses autres utilisations.
L'oxyde de phosphore (v) doit être conservé dans des récipients hermétiquement fermés pour éviter qu'il n'entre en contact avec l'humidité de l'air. Il est corrosif et peut endommager les yeux, la peau et les muqueuses.
Structure
L'oxyde de phosphore (v) est composé de phosphore (P) et d'oxygène (O), où le phosphore a une valence de +5 et de l'oxygène -2. La molécule d'oxyde de phosphore (v) a quatre atomes de phosphore et dix atomes d'oxygène et c'est pourquoi sa formule moléculaire correcte est P 4 O 10.
Structure de la molécule d'oxyde de phosphore (v), P 4 O 10. Auteur: Benjah-bmm27. Source: Wikimedia Commons.
Il existe sous trois formes cristallines, sous forme de poudre amorphe et sous forme vitreuse (sous forme de verre). Dans la forme cristalline hexagonale, chacun des atomes de phosphore se trouve aux sommets d'un tétraèdre.
Nomenclature
- Oxyde de phosphore (v)
- Pentoxyde de phosphore
- Pentoxyde de diphosphore
- Pentoxyde phosphorique
- Anhydride phosphorique
- Décaoxyde de tétraphosphore
Propriétés
État physique
Solide blanc cristallin. La forme la plus courante est celle des cristaux hexagonaux.
Poids moléculaire
283,89 g / mol
Point de fusion
562 ºC
Température de sublimation
360 ºC à 1 pression atmosphérique. Cela signifie qu'à cette température, il passe du solide au gaz sans passer par l'état liquide.
Densité
2,30 g / cm 3
Solubilité
Très soluble dans l'eau. Soluble dans l'acide sulfurique. Insoluble dans l'acétone et l'ammoniaque.
Propriétés chimiques
L'oxyde de phosphore (v) absorbe et réagit extrêmement rapidement avec l'eau de l'air, formant de l'acide phosphorique H 3 PO 4. Cette réaction est exothermique, ce qui signifie que de la chaleur est produite pendant celle-ci.
Réaction de l'oxyde de phosphore (v) avec de l'eau pour former de l'acide phosphorique H 3 PO 4. Auteur: Marilú Stea.
La réaction du P 4 O 10 avec l'eau conduit à la formation d'un mélange d'acides phosphoriques dont la composition dépend de la quantité d'eau et des conditions.
La réaction avec les alcools conduit à la formation d'esters d'acide phosphorique ou d'acides polymériques selon les conditions expérimentales.
P 4 O 10 + 6 ROH → 2 (RO) 2 PO.OH + 2 RO.PO (OH) 2
Avec les oxydes basiques, il forme des phosphates solides.
C'est corrosif. Il peut réagir dangereusement avec l'acide formique et avec des bases inorganiques telles que l'hydroxyde de sodium (NaOH), l'oxyde de calcium (CaO) ou le carbonate de sodium Na 2 CO 3.
Si une solution d'acide perchlorique HClO 4 et de chloroforme CHCl 3 est versée dans l'oxyde de phosphore (v) P 4 O 10, une violente explosion se produit.
Autres propriétés
Ce n'est pas inflammable. Il ne favorise pas la combustion. Cependant, sa réaction avec l'eau est si violente et exothermique qu'il peut y avoir un risque d'incendie.
Obtention
Il peut être préparé par oxydation directe du phosphore dans un courant d'air sec. Lorsque le phosphore entre en contact avec un excès d'oxygène, il s'oxyde pour former de l'oxyde de phosphore (v).
P 4 + 5 O 2 → P 4 O 10
Présence dans la nature
L'oxyde de phosphore (v) se trouve dans des minéraux tels que l'ilménite, le rutile et le zircon.
L'ilménite est un minéral qui contient du fer et du titane et qui contient parfois de l'oxyde de phosphore (v) à des concentrations variant entre 0,04 et 0,33% en poids. Le rutile est un oxyde de titane minéral et peut contenir environ 0,02% en poids de P 2 O 5.
Les sables de zircon (un minéral de l'élément zirconium) ont de l'oxyde de phosphore (v) à raison de 0,05-0,39% en poids.
Applications
En tant qu'agent déshydratant et desséchant
En raison de sa grande avidité pour l'eau, c'est l'un des agents déshydratants les plus connus et très efficace à des températures inférieures à 100 ° C.
Il peut extraire l'eau de substances qui sont elles-mêmes considérées comme des agents déshydratants. Par exemple, vous pouvez éliminer l'eau de l'acide sulfurique H 2 SO 4 en la convertissant en SO 3 et de l'acide nitrique HNO 3 en la convertissant en N 2 O 5.
Déshydratation de l'acide sulfurique par l'oxyde de phosphore (v). Auteur: Marilú Stea.
Fondamentalement, il peut sécher tous les liquides et gaz avec lesquels il ne réagit pas, ce qui permet d'éliminer les traces d'humidité des systèmes de vide.
Dans les réactions de chimie organique
L'oxyde de phosphore (v) sert à fermer les cycles de composés organiques et d'autres réactions de condensation.
Il permet l'estérification des acides organiques avec la possibilité de distinguer les acides carboxyliques aliphatiques primaires (chaîne carbonée sans cycle avec le groupement –COOH à une extrémité) et les acides aromatiques (groupement –COOH attaché au cycle benzénique), car ces derniers ne réagissent pas.
Il sert également à éliminer une molécule de H 2 O des amides R (C = O) NH 2 et les convertit en nitriles R-CN. De plus, il catalyse ou accélère les réactions d'oxygénation, de déshydrogénation et de polymérisation du bitume.
Le P 4 O 10 est largement utilisé dans les laboratoires de chimie organique. Auteur: jdn2001cn0. Source: Pixabay.
Dans le raffinage du carburant
Depuis les années 1930, certaines études indiquent que l'oxyde de phosphore (v) exerce une action de raffinage sur l'essence, augmentant son indice d'octane.
L'action d'affinage du P 4 O 10 est principalement due aux réactions de condensation (union de molécules différentes) et non à la polymérisation (union de molécules égales).
P 4 O 10 accélère l'alkylation directe des hydrocarbures aromatiques avec les oléfines, la conversion des oléfines en naphtènes et leur polymérisation partielle. La réaction d'alkylation augmente l'indice d'octane de l'essence.
De cette manière, une essence raffinée de haute qualité est obtenue.
Certains dérivés pétroliers peuvent être améliorés par l'action du P 4 O 10 sur leurs molécules. Auteur: drpepperscott230. Source: Pixabay.
Dans diverses applications
L'oxyde de phosphore (v) est utilisé pour:
- Préparer l'acide phosphorique H 3 PO 4
- Obtenir des esters acrylates et des tensioactifs
- Préparer des esters de phosphate qui sont utilisés comme retardateurs de flamme, solvants et diluants
- Conversion du trichlorure de phosphore en oxychlorure de phosphore
- Réactif de laboratoire
- Fabrication de verres spéciaux pour tubes à vide
- Augmenter le point de fusion de l'asphalte
- Servir de molécule standard dans le dosage du phosphore ou des phosphates dans la roche phosphatée, les engrais et le ciment Portland, sous forme de P 2 O 5
- Améliorer les liaisons entre certains polymères et la couche ivoire des dents
Certains verres spéciaux tels que ceux pour tubes à vide nécessitent l'utilisation de P 4 O 10 lors de leur fabrication. Tvezymer. Source: Wikimedia Commons.
Des risques
L'oxyde de phosphore (v) doit être conservé dans des conteneurs scellés et dans des endroits frais, secs et bien ventilés.
Cela sert à l'empêcher d'entrer en contact avec l'eau, car il peut réagir violemment avec elle, générant beaucoup de chaleur, au point de brûler des matériaux à proximité qui sont combustibles.
La poussière d'oxyde de phosphore (v) est irritante pour les yeux et les voies respiratoires et corrosive pour la peau. Peut causer des brûlures aux yeux. En cas d'ingestion, il provoque des brûlures internes mortelles.
Références
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- Kirk-Othmer (1994). Encyclopédie de la technologie chimique. Quatrième édition. John Wiley et fils.
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