Fosfor pentokside kristalizira u najmanje četiri oblika ili polimorfa. Najpoznatiji je jedan, metastabilni oblik, prikazan na slici, koji se sastoji od molekula P4O10. Slabe van der Waalsove sile održavaju ih zajedno i šestougaonoj rešetki. Međutim, nasuprot visokoj simetriji molekula, kristalno pakovanje nije blizu tome.[1]). Struktura P4O10 kaveza podsjeća na adamantan sa Td grupom simetrijske tačke.[2] Blisko je srodan sa odgovarajućim anhidridom P4O6. Kasnije gubi terminalne okso grupe. Gustina mu je 2,30 g/cm3,a ključa na 423 °C, pod atmosferskim pritiskom. Ako se brže zagrijava prelazi u sublimat. Ovaj oblik može nastati i kondenzacijom pare fosfor-prntoksida, što rezultira u krajnje higroskopnu čvrstu tvar.[3]
Drugi polimorfi su polimerni, ali u svakom slučaju, atomi fosfora su vezani za četverougaoni atoma kisika, od kojih jedan formira terminalnu P=O vezu, uključujući doniranje p-orbitalni elektrona terminalnog kisika na antiveznu jednostruku vezu. Makromolekulske forme mogu se dobiti zagrijavanjem kompleksa u zatvorenoj cijevi, na nekoliko sati i održavanje topljenja na visokoj temperaturi prije hlađenja otopljene mase i njenog stvrdnjavanja.[3] Metastabilna ortorombna, "O"-forma (gustina= 2,72 g/cm3, tačka topljenja 562 °C), dobija slojevitu strukturu koja sadrži međusobno povezane prstenove P6O6, ne liči na strukturu nekih polisilikata. Stabilna forma je faza veće gustine i također ortorhombna, zvana O' forma. Ona sadrži 3-dimenzijski okvir, gustine 3,5 g/cm3.[4] Preostali polimorf je staklo ili amorfni oblik; može nastati spajanjem bilo kojeg od ostalih.
Dio o′-(P2O5)∞ Sloj
o′-(P2O5)∞Slaganje slojeva
Dobijanje
P4O10 se dobija sagorijevanjem elementarnog fosfora, sa dovoljnom količinom zraka:
P4 + 5 O2 → P4O10.
U većem dijelu 20. stoljeća, fosfor pentoksid je korišten za dobijanje koncentrirane čiste fosforne kiseline. U termo procesu, fosfor pentoksid je dobijan spaljivanjem bijelog fosfora koji je raspušten u razblaženoj fosfornoj kiselini za proizvodnju koncentrirane kiseline.[5] Poboljšanja u tehnologiji filtriranja dovodi do "procesa mokre fosforne kiseline" koji prevazilazi termalni proces, izbegavajući potrebu da se proizvede alotropski modificiranibijeli fosfor kao polazni materijal.[6] Dehidracija fosforne kiseline za dobijanje fosfor-pentoksida nije moguća kao nii zagrijavanjem metafosforne kiselinekoja bi prokuhala bez gubitka sve sopstvene vode.
Primjena
Fosfor pentoksid je snažan dehidracijski agens, što uključuje egzotermnu prirodu njegove hidrolize:
Međutim, njegova primjena uz sušenje je ograničena njehovom sklonošću da formira zaštitni premaz koji sprečava daljnju dehidraciju neutrošenih materijala. Zrnasti oblici P4O10 se upotrebljavaju kao desikanti.
U skladu sa snažnomm moći isušivanja, P4O10 se upotrebljava za dehidraciju u organskim sintezama. Najvažnija primjena ovog spoja je u pretvaranju primarnih amida u nitrile:[7]
P4O10 + RC(O)NH2 → P4O9(OH)2 + RCN.
Označeni proizvod P4O9(OH)2 je idealizirana formula za nedefinirani produkt koji nastaje od hidratacije P4O10.
Alternativno, kada je kombiniran sa karboksilnom kiselinom, rezultat je odgovarajući anhidrid:[8]
P4O10 + RCO2H → P4O9(OH)2 + [RC(O)]2O.
"Onodera reagens", otopina P4O10 u DMSO, upotrebljava se za oksidaciju alkohola.[9] This reaction is reminiscent of the Swern oxidation.
Desikantna snaga (sredstva za isušivanje) P4O10 je dovoljno jaka da pretvori mnoge mineralne kiseline u njihove anhidride.
Među komercijalno značajnim fosfornim oksidima je P4O6 and P4O10, koji je poznat po strukturama međuproizvoda.[10]
Rizici
Fosfor-pentoksid nije zapaljiv. Reagira snažno s vodom i vodom koja sadrži tvari kao što su drvo ili pamuk, oslobađajući puno topline, pa može čak izazvati i požar. Nagriza metale i vrlo je iritantan – što može izazvati teške opekotine očiju, kože, sluznice i respiratornog trakta čak i pri koncentracijama koje su oko 1 mg/m3.[11]
^Cruickshank, D.W.J. (1964). "Refinements of Structures Containing Bonds between Si, P, S or Cl and O or N: V. P4O10". Acta Crystallogr. 17 (6): 677–9. doi:10.1107/S0365110X64001669.
^D. E. C. Corbridge "Phosphorus: An Outline of its Chemistry, Biochemistry, and Technology" 5th Edition Elsevier: Amsterdam. ISBN0-444-89307-5.
^D. Stachel, I. Svoboda and H. Fuess (juni 1995). "Phosphorus Pentoxide at 233 K". Acta Crystallogr. C. 51 (6): 1049–1050. doi:10.1107/S0108270194012126.
^Threlfall, Richard E., (1951). The story of 100 years of Phosphorus Making: 1851 - 1951. Oldbury: Albright & Wilson Ltd
^Podger, Hugh (2002). Albright & Wilson: The Last 50 Years. Studley: Brewin Books. ISBN1-85858-223-7
^Meier, M. S. "Phosphorus(V) Oxide" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289.
^Tidwell,
T. T. "Dimethyl Sulfoxide–Phosphorus Pentoxide" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289.
^Luer, B.; Jansen, M. "Crystal Structure Refinement of Tetraphosphorus Nonaoxide, P4O9" Zeitschrift fur Kristallographie 1991, volume 197, pages 247-8.
