Оксиды фосфора
| Оксиды азота | Цвет | Фаза | Характер оксида |
| P2O3 Оксид фосфора (III), фосфористый ангидрид | белый | твердый | кислотный |
| P2O5 Оксид фосфора(V), фосфорный ангидрид | белый | твердый | кислотный |
Оксид фосфора (III)
Оксид фосфора (III) – это кислотный оксид. Белые кристаллы при обычных условиях. Пары состоят из молекул P4O6.
Получитьоксид фосфора (III) можно окислением фосфора при недостатке кислорода:
4P + 3O2 → 2P2O3
Химические свойства оксида фосфора (III):
Оксид фосфора (III) очень ядовит и неустойчив. Для P2O3 (P4O6) характерны два типа реакций.
1. Поскольку фосфор в оксиде фосфора (III) проявляет промежуточную степень окисления, то он принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, повышая либо понижая степень окисления атома фосфора. Характерны для P2O3 реакции диспропорционирования.
Например, оксид фосфора (III) диспропорционирует в горячей воде:
2Р2О3 + 6Н2О (гор.) → РН3 + 3Н3РО4
2. При взаимодействии с окислителямиP2O3 проявляет свойства восстановителя.
Например, N2O окисляется кислородом:
Р2О3 + О2 → Р2О5
3. С другой стороны Р2О3 проявляет свойства кислотного оксида (ангидрид фосфористой кислоты), взаимодействуя с водой с образованием фосфористой кислоты:
Р2О3 + 3Н2О → 2Н3РО3
а со щелочами – с образованием солей (фосфитов):
Р2О3 + 4KOH → 2K2HРО3 + H2O
Оксид фосфора (V)
Оксид фосфора (V) – это кислотный оксид. В нормальных условиях образует белые кристаллы. В парах состоит из молекул P4О10. Очень гигроскопичен (используется как осушитель газов и жидкостей).
Способы получения. Оксид фосфора (V) получают сжиганием фосфора в избытке кислорода.
4P + 5O2 → 2P2O5
Химические свойства.
1. Оксид фосфора (V) – очень гигроскопичное вещество, которое используется для осушения газов. Обладая высоким сродством к воде, оксид фосфора (V) дегидратирует до ангидридов неорганические и органические кислоты.
Например, оксид фосфора (V) дегидратирует серную, азотную и уксусную кислоты:
P2O5 + H2SO4 → 2HPO3 + SO3
P2O5 + 2HNO3 → 2HPO3 + N2O5
P2O5 + 2CH3COOH → 2HPO3 + (CH3CO)2O
2. Фосфорный ангидрид является типичным кислотным оксидом, взаимодействует с водой с образованием фосфорных кислот:
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
В зависимости от количества воды и от других условий образуются мета-фосфорная, орто-фосфорная или пиро-фосфорная кислота:
P2O5 + 2H2O → 2H4P2O7
P2O5 + H2O → HPO3
Видеоопыт взаимодействия оксида фосфора с водой можно посмотреть здесь.
3.Как кислотный оксид, оксид фосфора (V) взаимодействует с основными оксидами и основаниями.
Например, оксид фосфора (V) взаимодействует с гидроксидом натрия. При этом образуются средние или кислые соли:
P2O5 + 6NaOH → 2Na3PO4 + 3H2O
P2O5 + 2NaOH + H2O → 2NaH2PO4
P2O5 + 4NaOH → 2Na2HPO4 + H2O
Еще пример: оксид фосфора взаимодействует с оксидом бария (при сплавлении):
P2O5 + 3BaO → Ba3(PO4)2
Химические и физические свойства
Оксид фосфора – бесцветное аморфное или стекловидное вещество, существующеев трех кристаллических, двух аморфных и двух жидких формах. Токсичное вещество. Вызывает ожоги кожи и раздражение слизистой оболочки.
Пентаоксид фосфора очень гигроскопичен. Реагирует со спиртами эфирами, фенолами, кислотами и прочими веществами. В процессе реакции с органическими веществами происходит разрыв связей фосфора с кислородом, и образуются фосфорорганические соединения. Вступает в химические реакции с аммиаком (NH3) и галогеноводородами с образованием фосфатов аммония и оксигалогенидов фосфора. С основными оксидами образует фосфаты.
Графическая (структурная) формула оксида фосфора 5
Структурная (графическая) формула оксида фосфора (V) является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы (рис. 2). Оксид фосфора (V) может димеризоваться (соответствует химической формуле P4O10) и существование его в такой форме наиболее предпочтительно.
Рис. 2. Графическая формула оксида фосфора (V).
Состав
Простой суперфосфат в своем составе имеет фосфор, который присутствует в виде свободной фосфорной кислоты и фосфата кальция. В небольших количествах содержится гипс, а также иные примеси (фосфаты алюминия и железа, соединения фтора, кремнезём).
Простой суперфосфат (химическая формула (СаН2РО4)2 х Н2О + 2СаSО4 х 2Н2О) — получают из фосфоритных веществ в результате применения H 2 SO 4 .
Получение оксида фосфора (V):
Оксид фосфора (V) получают путем сжигания фосфора в избытке кислорода или воздуха .
P4 + 5O2 → P4O10 (t = 34-60 °C).
Готовый продукт состоит из смеси разных форм P4O10.
Реакции, в которых участвует Оксид фосфора
- P4O10 + 3HCl “200^oC”–> POCl3 + 3HPO3
- P4O10 + 6PCl5 “150-175^oC”–> 10POCl3
- P4O10 + 4H2O -> 2H4P2O7
- 8H3PO4 + P4O10 “100^oC”–> 6H4P2O7
- 4BP + 8O2 “300^oC”–> 2B2O3 + P4O10
Форма выпуска
Гранулированный продукт или сыпучий порошок, светло-серого цвета (возможны оттенки от белого до темно-серого окраса). Полностью растворяется в воде.
Применение
P4O10 применяют как осушитель газов и жидкостей. Также он является промежуточным продуктом в производстве ортофосфорной киcлоты H3PO4 термическим способом.
Широко используется в органическом синтезе в реакциях дегидратации и конденсации.
Поглощение пентаоксида фосфора растениями
Как указывалось выше, в природе основной источник фосфора – это соли ортофосфорнонй кислоты H3PO4. Однако после гидролиза пиро-, поли- и метафосфаты так же используются практически всеми культурами.
Гидролиз пирофосфата натрия:
Na4P2O7 + H2O + 2H+ → 2NaH2PO4 +2Na+
Гидролиз триполифосфата натрия:
Na5P3O10 + 2H2O + 2H+ → 3NaH2PO4 +2Na+
Гидролиз метафосфат иона (в кислой среде):
(PO3)66- + 3H2O → H2P3O103- + H2P2O72- + H2PO4-
Ортофосфорная кислота, будучи трехосновной отдиссоциирует три аниона H2PO–4, HPO42-, PO4 3- . В условиях слабокислой реакции среды, именно в них возделываются растения, наиболее распространен и доступен первый ион, в меньшей степени второй и практически недоступен третий. Однако люпин, гречиха, горчица, горох, донник, конопля и другие растения способны усваивать фосфор из трехзамещенных фосфатов.Некоторые растения приспособились усваивать фосфат-ион из фосфорорганических соединений (фитин, глицефосфаты и прочее). Корни данных растений выделяют особый фермент (фотофтазу), который и отщипляет анион фосфорной кислоты от органических соединений, а затем растения поглощают этот анион. К подобного рода растениям относятся горох, бобы, кукуруза. Причем фосфатазная активность возрастает в условиях фосфорного голода.
Многие растения могут питаться фосфором из очень разбавленных растворов, вплоть до 0,01 мг /л P2O5 . Естественно, что удовлетворить потребность в фосфоре растения могут только при условии постоянного возобновления в нем концентрации хотя бы такого же низкого уровня.
Опытным путем установлено, что поглощаемый корнями фосфор прежде всего идет на синтез нуклеотидов, а для дальнейшего продвижения в наземную часть фосфаты вновь поступают в проводящие сосуды корня в виде минеральных соединений.
Модификации оксида фосфора:
Твердый оксид фосфора (V) склонен к полиморфизму. Существуют три формы-модификации оксида фосфора (V): H, O`, O и G формы-модификации.
| гексагональная H-форма | орторомбическая O`-форма | орторомбическая O-форма | G-форма | |
| Состояние вещества | Кристаллический вид | Кристаллический | Кристаллический вид | Стекловидный вид |
| Характер стабильности формы | Метастабильная форма | Стабильная форма | Метастабильная форма | |
| Другие характеристики | a=0,744 нм, угол = 87°, пространственная группа R3C | a=1,63 нм, b=0,814 нм, c=0,526 нм, пространственная группа Fdd2 | a=0,923 нм, b = 0,718 нм, c = 0,494 нм, пространственная группа Pnam |
H-форма переходит в O-форму при 300-360 °C (процесс заканчивается при 378 °C).
Рерасчет содержения фосфора в удобрениях
В некоторых случаях требуется рассчитать процентное содержание фосфора в удобрении, если дано содержание по P2O5. Расчет производится по формуле:
y = x,% × 30,974 (молярная масса P) × 2 / 30,974 (молярная масса P) × 2 + 15,999 (молярная масса O) × 5
где:
х – содержание P2O5 в удобрении, %;
y – содержание P в удобрении, %
Или:
y = x, % × 0,43643
Например:
в удобрении содержится 40% оксида фосфора
для пересчета процентного содержания элемента фосфор в удобрении нужно умножить массовую долю оксида в удобрении на массовую долю элемента в оксиде (для P2O5 – 0,43643): 40 * 0,43643 = 17,4572 %
Источники
- https://chemege.ru/ximiya-fosfora/
- https://www.pesticidy.ru/dictionary/phosphorus_oxide
- http://ru.solverbook.com/spravochnik/formuly-po-ximii/formula-oksida-fosfora-v/
- https://vestvet.ru/o-poleznom/the-nutrient-content-of-p2o5-in-simple-superphosphate-phosphoric-fertilizers-analysis-of-properties.html
- https://allbreakingnews.ru/oksid-fosfora-v-svojstva-poluchenie-ximicheskie-reakcii/
- http://charchem.org/ru/subst-ref/?langs=*&id=249
- https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1168984
Источник: