imported>ChemoBot: Entferne Parameter „Suchfunktion“ aus {{Infobox Chemikalie}} und bereinige Leerzeilen

2026-01-23T21:20:15Z

Entferne Parameter „Suchfunktion“ aus {{Infobox Chemikalie}} und bereinige Leerzeilen

Neue Seite

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Phosphorus-pentoxide-2D.png|200px|Struktur von Phosphorpentoxid]]
| Andere Namen = * Phosphor(V)-oxid
* Phosphorpentaoxid
* Diphosphorpentoxid
* Tetraphosphordecaoxid
| Summenformel = P4O10 
| CAS = * {{CASRN|16752-60-6}} (P4O10)
* {{CASRN|1314-56-3}} (P2O5)
| EG-Nummer = 215-236-1
| ECHA-ID = 100.013.852
| PubChem = 14812
| ChemSpider = 14128
| Beschreibung = farb- und geruchloser, [[hygroskopisch]]er Feststoff<ref name="GESTIS" />
| Molare Masse = 283,92 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte = * 2,30 g·cm−3 (H-Form)<ref name = "Holleman-Wiberg2017"/><ref name="GESTIS" />
* 2,72 g·cm−3 (O-Form)<ref name = "Holleman-Wiberg2017"/>
* 2,89 g·cm−3 (O'-Form)<ref name = "Holleman-Wiberg2017"/>
| Schmelzpunkt = * 562 °C (O-Form, unter Hochdruck)<ref name = "Holleman-Wiberg2017"/><ref name="GESTIS" />
* 580 °C (O'-Form, unter Hochdruck)<ref name = "Holleman-Wiberg2017"/>
* 422 °C (H-Form, 5 bar)<ref name = "Holleman-Wiberg2017">{{Holleman-Wiberg|Auflage=103.1|Startseite=898|Endseite=899}}</ref>
| Siedepunkt =
| Sublimationspunkt = 362 °C (Unter Normaldruck)<ref name="GESTIS" />
| Dampfdruck =
| Löslichkeit = mit Wasser Zersetzung zu [[Phosphorsäure]]<ref name="GESTIS" />
| CLH = {{CLH-ECHA|ID=100.013.852|Name=Diphosphorus pentaoxide|Abruf=2016-02-01}}
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|05}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|314}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|260|280|301+330+331|305+351+338|308+310}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| MAK = * [[Deutsche Forschungsgemeinschaft|DFG]] (Empfehlung, kein geltendes Recht): 2 mg·m−3<ref name="GESTIS">{{GESTIS|ZVG=1850|Name=Phosphorpentoxid|CAS=1314-56-3|Abruf=2016-02-01}}</ref>
* Schweiz: 2 mg·m−3 (gemessen als [[einatembarer Staub]])<ref>{{SUVA-MAK |Name=Phosphorpentoxid |CAS-Nummer=1314-56-3 |Abruf=2015-11-02}}</ref>
}}

'''Phosphorpentoxid''', genauer '''Diphosphorpentoxid''', ist ein [[Oxide|Oxid]] des [[Chemisches Element|Elementes]] [[Phosphor]] und gehört zur Stoffgruppe der [[Phosphoroxide]]. Es ist ein farb- und geruchloses, äußerst [[hygroskopisch]]es Pulver, das mit [[Wasser]] in stark [[Exotherme Reaktion|exothermer Reaktion]] zu [[Phosphorsäure]] umgesetzt wird.

Obwohl lange bekannt ist, dass das [[Molekül]] durch die [[Summenformel]] P4O10 beschrieben werden kann, ist die historische Bezeichnung '''(Di)phosphorpentoxid''', also P2O5 (CAS-Nummer {{CASRN|1314-56-3|Q369309}}), erhalten geblieben.

== Herstellung ==
Phosphorpentoxid entsteht bei der Verbrennung von [[Phosphor#Weißer_Phosphor|weißem Phosphor]] in einem trockenen [[Luft]]strom unter starker Wärmeentwicklung:

:<math>\mathrm{P_4 + 5\,O_2 \rightarrow P_4O_{10} + 2986 \frac {kJ}{mol}}</math><ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=91.–100.|Startseite=644}}</ref>

Bei Sauerstoffmangel entsteht auch [[Phosphortrioxid]] P4O6, bei dem die vier „äußeren“ (in der obigen Formel doppelt an ein Phosphoratom gebundenen) Sauerstoffatome fehlen.<ref>G. Brauer (Hrsg.): ''Handbook of Preparative Inorganic Chemistry.'' 2. Auflage. vol. 1, Academic Press, 1963, S. 541–542.</ref>

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
[[Datei:P2O5-III.png|left|mini|Schichtstruktur von bei Zimmertemperatur stabilem Phosphorpentoxid. {{Farbe |#FF00FF |width=10px |Kreis=1}} Phosphor, {{Farbe |#FF0000 |width=10px |Kreis=1}} Sauerstoff.]]
Phosphorpentoxid [[Sublimation (Phasenübergang)|sublimiert]] bei 362 [[Grad Celsius|°C]], der Schmelzpunkt lässt sich nur unter Druck in einer geschlossenen Ampulle zu 562 °C bestimmen.<ref name="GESTIS" />

Phosphorpentoxid ist [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|polymorph]]. Die Umwandlung einer [[hexagonal]]en H-Form erfolgt bei 450 °C unter Druck über 24 Stunden über die flüssige und Glasphase zur [[orthorhombisch]]en O-Form und weiter zur stabilen ebenfalls orthorhombischen O'-Form.<ref name = "Holleman-Wiberg2017"/> Die bei Zimmertemperatur stabile [[Orthorhombisches Kristallsystem|orthorhombische]] Form kristallisiert mit der {{Raumgruppe|Pnma|lang}} und den Gitterparametern ''a'' = 9,193 Å, ''b'' = 4,89 Å und ''c'' = 7,162 Å.<ref>D. Stachel, I. Svoboda, H. Fuess: ''Phosphorus Pentoxide at 233 K.'' In: ''[[Acta Crystallographica]]'', C51, 1995, S. 1049–1050, [[doi:10.1107/S0108270194012126]].</ref> Diese besteht aus unendlichen Schichten, die aus Sechsringen von PO4-Tetraedern aufgebaut sind. Daneben existiert eine metastabile [[Trigonales Kristallsystem|trigonale]] Struktur mit der Raumgruppe {{Raumgruppe|R3c|kurz}} und den [[Gitterparameter]]n ''a'' = 10,2 [[Ångström (Einheit)|Å]] und ''c'' = 13,5 Å.<ref>D.W.J. Cruickshank: ''Refinements of structures containing bonds between Si, P, S or Cl and O or N. V. P4O10.'' In: ''Acta Crystallographica'', 17, 1964, S. 677–679, [[doi:10.1107/S0365110X64001670]].</ref> Diese besteht aus isolierten P4O10-Molekülen. Des Weiteren gibt es die o-Form, die nicht aus isolierten Molekülen, sondern aus Ketten von über drei Sauerstoffatomen verknüpften PO4-Tetraedern besteht. Diese Form ist ebenfalls orthorhombisch, Raumgruppe {{Raumgruppe|Fdd2|kurz}}, mit den Gitterparametern ''a'' = 16,31 Å, ''b'' = 8,115 Å und ''c'' = 5,265 Å.<ref>E.H. Arbib, B. Elouadi, J.P. Chaminade, J. Darriet: ''New refinement of the crystal structure of o-P2O5.'' In: ''[[Journal of Solid State Chemistry]]'', 127, 1996, S. 350–353, [[doi:10.1006/jssc.1996.0393]].</ref> In der Gasphase liegen P4O10-Moleküle vor. Mittels [[Elektronenbeugung]] konnten die Bindungslängen der P=O-Doppelbindung mit 143 pm und der P-O-Einfachbindung mit 160 pm bestimmt werden. Die Bindungswinkel betragen für P-O-P 123,5°, für O=P-O 116,5° und für O-P-O 101,6°.<ref name="Steudel2014">[[Ralf Steudel]]: ''Chemie der Nichtmetalle, Synthesen - Strukturen - Bindung - Verwendung'', 4. Auflage, 2014 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin/Boston, ISBN 978-3-11-030439-8, S. 408–409, (abgerufen über [[Verlag Walter de Gruyter|De Gruyter]] Online).</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
Phosphorpentoxid hat ein großes Bestreben, Wasser aufzunehmen und [[Metaphosphate|Tetrametaphosphorsäure]] zu bilden<ref name = "Holleman-Wiberg2017"/><ref name = "Steudel2014"/>:
:<math>\mathrm{P_4O_{10} + 2\ H_2O \longrightarrow H_4P_4O_{12}}</math>

Das Gleichgewicht liegt hier fast vollständig auf der rechten Seite, so dass sich in einem Phosphorpentoxid enthaltenden, abgeschlossenen Raum ein [[Wasserdampfdruck]] von unter 1,3·10−4 [[Pascal (Einheit)|Pa]] einstellt.

Weitere Wasseraufnahme führt über die einfachste [[Polyphosphorsäure]] [[Diphosphorsäure]]<ref name = "Holleman-Wiberg2017"/><ref name = "Steudel2014"/>

:<math>\mathrm{H_4P_4O_{12} + 2\ H_2O \longrightarrow 2\ H_4P_2O_7}</math>

zu [[Orthophosphorsäure]]

:<math>\mathrm{H_4P_2O_7 + H_2O \longrightarrow 2\ H_3PO_4}</math>

Die Bruttoreaktion
:<math>\mathrm{P_4O_{10} + 6\ H_2O \longrightarrow 4\ H_3PO_4}</math>
verläuft stark exotherm. Hierbei wird eine molare [[Reaktionsenthalpie]] von −377 kJ·mol−1 realisiert.<ref name="Ullmann">K. Schrödter, G. Bettermann, T. Staffel, F. Wahl, T. Klein, T. Hofmann: ''Phosphoric Acid and Phosphates.'' In: ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.'' Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2008. {{DOI|10.1002/14356007.a19_465.pub3}}</ref> Phosphorpentoxid spaltet Wasser auch aus Verbindungen ab. So resultieren aus [[Salpetersäure]] das [[Anhydrid]] [[Distickstoffpentoxid]], aus [[Perchlorsäure]] das [[Dichlorheptaoxid]], aus [[Schwefelsäure]] das [[Schwefeltrioxid]], aus [[Ameisensäure]] das [[Kohlenstoffmonoxid]] und aus [[Malonsäure]] das [[Kohlensuboxid]].<ref name = "Steudel2014"/>

== Verwendung ==
Phosphorpentoxid ist auf Grund des vorstehend dargestellten Gleichgewichts ein äußerst wirksames [[Trocknungsmittel]] (siehe [[Exsikkator (Chemie)|Exsikkator]]): Wassermoleküle aus der umgebenden Luft, die auf Phosphorpentoxid treffen, werden sehr stark gebunden. Kommerzielle Trocknungsmittel enthalten 75 % Phosphorpentoxid und 25 % inertes anorganisches Trägermaterial, wodurch eine rieselfähige Struktur des Trocknungsmittels erhalten bleibt. Durch Zusatz von Wasser-Indikatoren wird der Erschöpfungsgrad des Mittels angezeigt. Bei Wasseraufnahme verfärbt sich der ursprünglich farblose Indikator über grün, blaugrün nach blau (Wassergehalt ca. 33 %).

In Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen enthaltenes Wasser hat einen höheren Wasserdampfdruck, wodurch die Wassermoleküle nach und nach fast vollständig zum Phosphorpentoxid wandern. Davon betroffen sind auch ''chemisch gebundenes'' Wasser (siehe [[Kristallwasser]]) und sogar getrennt gebundene Wasserstoff- und [[Hydroxygruppe]]n in organischen Molekülen oder biologischem Material: Auch diese haben einen gewissen Wasserdampfdruck, d. h., eine OH-Gruppe bildet mit einem benachbart gebundenen H-Atom gelegentlich ein Wassermolekül, das bei extremer Lufttrockenheit verdunstet. In der uns umgebenden, Wasserdampf enthaltenden Luft spielt dieses Gleichgewicht keine Rolle, aber ein Stück Würfelzucker wird im Exsikkator schwarz wie der im Backofen vergessene Kuchen (dem das Wasser auf dem gleichen Wege durch die Hitze verloren ging).

Düngemittel enthalten [[Phosphate]] wie z. B. [[Kaliumdihydrogenphosphat]] KH2PO4 oder [[Diammoniumhydrogenphosphat]] (NH4)2HPO4, wobei der Gehalt an Phosphor oft auf Phosphorpentoxid (P2O5) umgerechnet angegeben wird.

Zwar wird Phosphorpentoxid in der organischen Chemie praktisch nur als [[Trocknungsmittel]] eingesetzt, experimentell konnte jedoch gezeigt werden, dass das Kation von Phosphorpentoxid in der Gasphase so reaktiv ist, dass es sogar die stabilste aller Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen, und zwar die von [[Methan]], effektiv bei [[Raumtemperatur]] aktivieren kann.<ref>R. Crabtree: [https://www.nature.com/nchem/journal/v1/n5/full/nchem.311.html ''C–H bond activation: A radical non-metal solution.''] In: ''[[Nature Chemistry]].'' 1, 2009, S. 348–349. (Originalarbeit: N. Dietl, M. Engeser. H. Schwarz: ''Aktivierung der C–H-Bindung von Methan bei Raumtemperatur durch nacktes [P4O10]+.'' In: ''Angewandte Chemie.'' 121, 2009, S. 4955–4957, [[doi:10.1002/ange.200901596]]).</ref>

Industrielle Verwendung findet die Verbindung zur Herstellung sehr reiner thermischer Phosphorsäure und zur Synthese von organischen [[Phosphorsäureester]]n.<ref name = "Steudel2014"/> Die Umsetzung mit [[Ether]]n führt zu den Triestern.<ref name = "Steudel2014"/>

:<math>\mathrm{P_4O_{10} + 6\,H_5C_2OC_2H_5 \rightarrow 4\,PO(OC_2H_5)_3}</math>

Mit [[Alkohole]]n werden Mono- und Diester gebildet.<ref name = "Steudel2014"/>

:<math>\mathrm{P_4O_{10} + 6\,ROH \rightarrow 2\,ROPO(OH)_2 + 2\,(RO)_2PO(OH)}</math>

== Sicherheitshinweise ==
Phosphorpentoxid ruft schwere [[Verätzung]]en hervor. Deswegen sind bei der Handhabung Handschuhe, Atemschutz und entsprechende Laborkleidung zu tragen.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Phosphorverbindung]]
[[Kategorie:Oxid]]
[[Kategorie:Trockenmittel]]

Phosphorpentoxid - Versionsgeschichte

imported>ChemoBot: Entferne Parameter „Suchfunktion“ aus {{Infobox Chemikalie}} und bereinige Leerzeilen