五酸化リンは、化学式 P4 を持つ化合物の一般名です O10 .五酸化リンは、4 つのリン (P) 原子と 10 の酸素 (O) 原子で構成される共有結合化合物です。五酸化二リン、無水リン酸、四酸化リンと呼ばれることもあります。
五酸化リンは、室温で固体の白色のワックス状の物質で、4 つの異なる結晶構造があります。これはリン酸の無水物であり、吸湿性が非常に高く、周囲の大気から水を容易に吸収します。そのため、五酸化リンは乾燥剤としてよく使用され、場所を乾燥させ、空気中の湿気を防ぎます。
保管中、五酸化リンは大気と反応して化合物の周囲にリン酸の皮膜を形成します。この酸の層は、五酸化リンが空気中の水分を吸収するのを防ぎ、乾燥剤としての効果を低下させます。これを防ぐため、通常は五酸化リンを粒状に加工して乾燥剤として使用しています。歴史的に、五酸化リンは白リンと酸素との反応によって生成されましたが、他のより効率的な生成方法が優先されました.
分子対。経験式
賢明な読者は何か奇妙なことに気付くかもしれません。化学式P4の化合物は何ですか O10 名前付きリンペント 酸化物？結局のところ、pent- は「5」を意味する化学命名法の接頭辞であり、式 P4 O10 10個の酸素があることを明確に示しています。
化学では、分子式と経験式の2種類の化学式があります。どちらも特定の化合物の原子構成要素を表しますが、その方法は異なります。分子式は、化合物の独立した単一分子内の原子の種類と数を示します。実験式は、化合物内の元素の最も単純な整数比を示します。アセチレン (C2 H2 ) とベンゼン (C6 H6 )、どちらも CH の経験式を共有します。同様に、両方のエチレン (C2 H4 ) とブテン (C4 H8 ) は CH2 です .化合物の分子式は、その実験式と等しいか、その整数倍です。
化合物の一般名は、分子式ではなく実験式に由来する場合があります。これは二酸化リンの場合です。五酸化リンの分子式は P4 です O10 したがって、P2 の経験式があります。 O5 . 「ペントキシド」の「pent-」は、実験式 P2 に由来します。 Ｏ ５．
五酸化リンの場合、式 P2 の分子 O5 互いに結合して P4 のより大きな分子を形成します O10 .五酸化リンの分子式は P4 ですが、 O10 、今でもリンペントと呼ばれています その経験式 P2 による酸化物 O5 .
五酸化リン:物理的性質
五酸化リンは、最大 4 つの異なる多形体で存在できるという点で独特です。最も一般的な形態は、P4 の単一分子です。 O10 、2 つの小さい P2 の結合から形成されます O5 分子。 P2 O5 非常に不安定な分子構造を持っているため、2 つの分子が結合して P4 のより大きな単一分子になります。 O10 、次の図に従って配置します:
この特定の構成は、4 つの四面体として構成されており、それぞれが別の脚と共有しています。各四面体は、4 つの酸素原子に囲まれた中央のリン原子で構成されており、各四面体の 3 つの基本酸素原子が共有されています。五酸化リンの単一分子は、末端の酸素原子が側面から突き出ている小さな六角形のセルのように見えます。分子の特定の構成により、五酸化リンはほとんどの結晶性固体よりも密度が低く、密度はわずか 2.3 g/cm です。五酸化リンの幾何学的構造は炭化水素の結晶アダマンタンに似ており、共有結合した化合物の融点は 340 °C と比較的高くなっています。五酸化リンの沸点は融点より 20 °C しか高くないため、多くの場合、溶融をスキップして直接ガスに昇華します。
五酸化リン分子の六角セルは、分子間の静電引力である弱いファン デル ワールス力によってまとめられています。五酸化リンには、6 つの P–O–P 結合と 4 つの P=O 結合が含まれています。 P–O–P結合の双極子間相互作用が、分子を一緒に保つものです。 P–O–P 結合は、酸素原子に負の原子価を持つ極性があります。
五酸化リンのすべての多形は、リン原子と酸素原子の四面体配置に基づいています。それらは通常、o'-(P2 O5 ) フォームを以下に示します。
多形体の多くは、通常の五酸化リンとはわずかに異なる分子配列を持っています。たとえば、安定した「O」型は、P6 の周期的な配置で構成されています。 O6 リング、さまざまなケイ酸塩鉱物の構造に似ています。五酸化リンの多形体の 1 つは、任意の 2 つの異なる多形体を融合させることによって作成されたアモルファス ガラスです。
五酸化リン:化学的性質
五酸化リンは極性化合物です。酸素とリンの電気陰性度の差は 1.4 であり、P-O 結合は本質的に極性を持っています。五酸化リンは極性がありますが、代わりに発熱加水分解を受けるため、水に溶解しません。五酸化リンは無水物です。つまり、水 (H2 O) 化合物から。五酸化リンは対応するリン酸の無水物 (H3 PO4 ) そして、式に従って、水と激しく反応してリン酸を形成します:
P4 O10 + 6H2 O → 4H3 PO4
この反応の変化エンタルピーは -177 kJ/mol であり、これは P4 の 1 モルごとに O10 、177 kJ のエネルギーが熱の形で放出されます。この水との反応は、肥料の非常に重要な成分であるリン酸を工業量で生産するための主要な方法の 1 つです。
五酸化リンは不燃性であり、酸素と反応して炎を発生させることはありません。ただし、五酸化リンと水および木材などの含水物質との加水分解反応は非常に発熱性であり、含水物質と大気との間の燃焼反応を触媒するのに十分なエネルギーを放出する可能性があります。五酸化リンは金属に対して非常に腐食性が高く、金属と接触するとさまざまな金属酸化物やリン酸金属を形成します。また、人間の組織に対して非常に腐食性が高く、低濃度であっても化学火傷や呼吸器の炎症を引き起こす可能性があります.
五酸化リン:製造と使用
歴史的に、五酸化リンを形成する主な方法は、元素リンと酸素の燃焼によるものです。リン元素の同素体の 1 つである白リンは、四面体構造に配置された 4 つのリン原子から構成される分子でできています。四リン元素は酸素中で燃焼し、次の反応に従って五酸化リンを形成します:
P4 + 5O2 → P4 O10
この方法で生成される五酸化リンのほとんどは、リン酸を作るためのものですが、最近の方法では、リン酸を作るために白リンから始める必要がなくなりました.
五酸化リンの主な用途は乾燥剤です。五酸化リンは水と容易に反応するため、大気から微量の水分を引き出して、空間をドライで湿気のない状態に保つことができます。五酸化リンによる水の加水分解は、リン酸の粘着性の層を生成し、その水除去特性を阻害する可能性があります。これが、工業目的で使用されるほとんどの五酸化リンが粒状である理由です。反応を触媒するのに必要な熱は余分な水を蒸発させるのに十分であるため、リン酸の脱水によって五酸化リンを形成することはできません.
五酸化リンの乾燥特性は、多くの酸を対応する無水物に変換するためによく使用されます。たとえば、五酸化リンは硝酸 (HNO3 ) その無水物五酸化二窒素 (N2 O5 ）。また、硫酸 (H2 SO4 ) 三酸化硫黄 (SO3 ) 1 つの酸素と 2 つの水素を除去することにより、水の単一分子であり、過塩素酸水素 (HClO4 ) 七酸化二塩素 (Cl2 O7 ).
乾燥剤として使用されない五酸化リンの大部分は、他の化合物を作成するための中間反応物として使用されます。有機化学では、五酸化リンは、アミドをニトリルに変換するなど、有機化合物を脱水するために使用されます.
要約すると、五酸化リンは、元素リンと酸素の燃焼によって形成される無水物共有結合化合物です。五酸化リンは吸湿性が高いため、周囲の環境から水分を吸収し、反応してリン酸を形成します。五酸化リンは通常、工業用乾燥剤として使用され、酸を対応する無水物に変換する中間反応体としての役割を果たします。この化合物の単一分子の分子式は P4 ですが、 O10 、実験式 P2 から今でも五酸化リンと呼ばれています。 O5 .五酸化リンは、異なる分子構造を持ついくつかの異なる多形で存在するという点で独特です。最も一般的な形態は、4 つの異なるリン四面体で構成される六角形セルです。五酸化リンは金属に対して腐食性があり、低濃度でも人体の組織を損傷する可能性があります。
