Phosphor
Oxide
Phosphor bildet fünf monomolekulare Oxide der Zusammensetzung P4O n (n = 6-10) sowie hochmolekulare Oxide der Formel (P2O5) x . Darüber hinaus sind niedere Phosphoroxide mit Phosphor in Oxidationsstufen <3 bekannt. Die Bezeichnungen Phosphortrioxid , , und Phosphorpentoxid , , für die beiden wichtigsten Phosphoroxide sind historisch gewachsen, geben aber die realen Strukturen der Verbindungen ( bzw. ) nicht korrekt wieder.
Phosphor(III)-oxid
Phosphor(III)-oxid, , entsteht durch Verbrennen von Phosphor bei beschränktem Luftzutritt und niedriger Temperatur oder bei der Umsetzung von weißem Phosphor mit Distickstoffoxid, , unter vermindertem Druck. Es bildet eine weiße, wachsartige, kristalline Masse, die bei 24 schmilzt. Im dampfförmigen Zustand liegen -Moleküle vor, deren Struktur sich vom tetraedrischen Phosphor-Molekül, , ableitet, indem jede der sechs -Bindungen durch eine -Bindung ersetzt ist. Es handelt sich um eine Adamantan-Struktur, d.h. eine Käfigverbindung vom Typ A4B6.
- Abb.1
- Molekülstruktur
- Abb.2
- Strukturformel
Bei 70 entzündet sich an der Luft und verbrennt zu Phosphor(V)-oxid, mit Wasser reagiert das Oxid langsam unter Bildung von Phosphonsäure, , die jedoch nicht wieder zu entwässert werden kann:
Die Strukturen der sauerstoffreicheren Oxide P4O n (n= 7-10) beruhen auf der des -Moleküls, zusätzlich ist aber noch an ein oder mehrere Phosphor-Atome ein terminales Sauerstoff-Atom gebunden. Mit einigem experimentellen Aufwand lassen sich alle Oxide rein darstellen.
Phosphor(V)-oxid,
Phosphor(V)-oxid, , (siehe auch Phosphor(V)-oxid) entsteht unter großer Wärmeentwicklung durch Verbrennen von Phosphor mit Luft- oder Sauerstoffüberschuss als weißer Rauch:
Technisch wird die Darstellung durch Verbrennen von weißem Phosphor mit trockener Luft in wassergekühlten Brennkammern realisiert. Die Reinigung des Oxids von gleichzeitig gebildeten niederen Phosphoroxiden erfolgt durch Sublimation im Sauerstoffstrom. 85-90 % des industriell hergestellten weißen Phosphors werden auf diesem Wege in überführt, wovon der größte Teil anschließend mit Wasser in Phosphorsäure umgewandelt wird. Phosphor(V)-oxid fällt bei der Phosphorverbrennung als weißes, geruchloses Pulver an, kann nach Sublimation (oberhalb 300 ) und langsamer Abkühlung aber auch in Form farbloser, hexagonaler Kristalle erhalten werden. Beim -Molekül liegt, wie auch beim , eine Adamantan-Struktur vor.
- Molekülstruktur
- Abb.3
- Strukturformel
Eine charakteristische Eigenschaft des besteht in seinem ausgeprägten Bestreben, sich mit Wasser über verschiedene Stufen von Polyphosphorsäuren bis zur Orthophosphorsäure, , zu verbinden:
Das trockene Oxid wird bereits nach kurzem Kontakt mit normaler Luft feucht und zerfließt schnell zu einem sirupösen Gemisch.
Phosphor(V)-oxid ist damit eines der wirksamsten wasserentziehenden Mittel und dient als Trockenmittel zur Entfernung geringster Wasserspuren sowie zur Darstellung zahlreicher Säureanhydride.