五氧化二磷
五氧化二磷(phosphorus pentoxide),化学式为P2O5,又叫做磷酸酐、无水磷酸、五氧化磷,是一种白色粉末状固体,不纯品为黄色粉末,有蒜的气味。P2O5具有强吸水性,在空气中迅速潮解,极易于水化合,跟冷水化合生成偏磷酸(HPO3),跟热水化合生成磷酸(H3PO4),在347℃会发生升华。有强烈的腐蚀性和毒性。常用作干燥剂和脱水剂,可用于制造磷酸、农药、磷酸盐等。 物质结构
P2O10是由4个磷氧四面体通过共用角顶氧原子而联接起来的稠环结构,其简式即为P2O5。 常压下,五氧化二磷的晶型结构有3种,为h型、o型、o’型,分别属于六方形、斜方形和四方形。h-P2O5的结构见图a,是由离散的P4O10分子形成的六角形的立体结构。其中每个P原子先形成 PO4的四面体,然后利用6个O原子形成键桥连接 4个P原子进行均匀分配,从而形成h-P2O5的结 构。 o-P2O5的结构见图b,每个PO4四面体的其中 3个角都与相邻的PO4共享,并且连续3个PO4都 沿c轴螺旋运行,从而形成了一个螺旋立体网络结构。
而o'-P2O5的结构则是一个无限的二维表,相连接的PO4彼此有两个面互相平行,如图c所示。在后面两种结构中O原子始终作为PO4的终端,因此它们的P—O键的长度要短于h-P2O5的键桥长度。
将h-P2O5在密闭容器中于400℃下加热2 h可以转变为o-P2O5,而o’-P2O5是在密闭容器中于450℃下加热24 h 后制得的。同样o-P2O5在一定条件下也可转换为h-P2O5。
理化性质
物理性质
五氧化二磷极易溶于水,是白色粉末状固体,吸湿性很强,是一种强干燥剂。易升华,在加压下加热到较高温度,晶体转变为无定形玻璃状固体。
化学性质
与水发生反应
五氧化二磷是酸性氧化物,与水发生剧烈反应放出大量的热,它与热水反应生成无毒的磷酸,与冷水反应生成有毒的偏磷酸。化学反应式如下: P2O5 + H2O(冷)= 2HPO3(偏磷酸,剧毒)
P2O5 + 3H2O(热)= 2H3PO4(磷酸,无毒)
与碱和碱性氧化物反应
P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO3 + 3H2O P2O5 + 3Na2O = 2Na3PO4
脱水性
五氧化二磷对水有很强的亲和力,可以从许多化合物中夺取化合态水,可使硝酸、硫酸等脱水。
分解性
五氧化二磷在高温条件下会分解:
制备方法
磷矿石、焦皮和硅砂等,必要寸再加适量的铁屑,投入熔矿炉内(电炉),送入650℃左右的热风使生成的白磷燃烧,捕集得五氧化二磷。 2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C = 6CaSiO3 + P4 + 10CO 流程简图如下:
此外,最为简单的方法是将白磷在干燥空气中燃烧而得到五氧化二磷。
用途
用作有机合成催化剂、脱水剂、气体及液体的干燥剂、合成纤维的抗静电剂等。还可用于制造磷酸、磷酸盐和磷酸酯、五氧化二磷溶胶、有机磷农药、医药、表面活性剂以及光学玻璃等。 安全事宜
危险特性
五氧化二磷具有腐蚀性,有剧毒,遇水发热分解,放出有毒及腐蚀性气体。暴露在空气中的五氧化二磷与有机物接触,会发生燃烧。
储存与运输
五氧化二磷属一级无机酸性腐蚀物品,危规编号:91034。应严格密封储存在通风干燥的库房中。防潮防湿,不可与有机物、双氧水、与易燃物、氧化剂、碱性物品等共混储存或者运输,不可久储,以免变质。轻装轻卸,保持包装完整、密封,不宜在雨天运输。 毒性概述
五氧化二磷属于一级无机酸性腐蚀品,其蒸气及粉尘对眼、口腔粘膜及呼吸系统有刺激性及腐蚀作用,严重者可致中毒性肺炎,肺水肿。使人体组织脱水,对皮肤有刺激腐蚀作用。有时含游离磷,可引起磷中毒。 应急处理
发生火灾时,可用砂土、二氧化碳灭火,切勿使用水。
发生泄露事故时,对逸出物料处置须戴好防毒面具与手套、用干燥沙土混合,铲起逐渐倒入大量水中,经稀释的洗水放入废水系统。沙土经冲洗后倒至垃圾箱。对污染的地面用肥皂或洗涤剂刷洗。
急救措施
五氧化二磷蒸气与粉尘能严重刺激眼、粘膜、皮肤和呼吸系统,造成灼伤,经常吸入低浓度蒸气能损害肺部。应使吸入蒸气的患者离开污染区,安置休息并保持温暖,眼部受刺激须用水冲洗。皮肤接触此物先用水冲洗,再涂敷氧化镁甘油软膏。脱去污染衣物经洗净后再用,如有灼伤须就医诊治。如果进入口内,立即漱口,饮水及镁乳,并送医院救治。