三氧化二磷,又名
亚磷酸酐,是一种
无机化合物,化学式为P4O6,为白色的有毒固体或无色液体,有蒜臭。它可溶于苯、
二硫化碳等溶剂,遇水反应产生亚磷酸。由于三氧化二磷的
磷处于+3价,为中间价态,因此容易氧化或发生歧化反应。
理化性质
化学式为P2O3或P4O6 ,白色单斜晶体。有蒜臭。有毒。相对密度2.135(21℃)。在23.8℃时熔融为无色透明极易流动的液体。沸点为173℃,溶于乙醚、苯和二硫化碳。在直接日光即迅速氧化。在70℃时可引起燃烧。由磷在有限供给空气下燃烧而成。
结构
三氧化二磷是一种由氧和磷组成的化合物,为无色蜡状有大蒜气味的极毒晶体,虽然它的正确名称应该是六氧化四磷,但以前一直以为分子结构是P2O3,因此三氧化二磷的名称一直沿用。
三氧化二磷为Td结构,其结构与
金刚烷类似,可以看做是金刚烷中的四个叔碳被磷原子替代,而六个仲碳被氧原子替代。三氧化二磷的
偶极矩为0。
三氧化二磷在气态或液态都是二聚分子P4O6,其中4个磷原子构成一个四面体,6个氧原子位于四面体每一棱的外侧,分别与两个磷原子形成P-O单键,每个磷原子与周围3个氧原子以O-P键连接形成一个四面体。其中3个氧原子是与另外3个四面体共用,P-O键长为165pm,键角POP为128度,OPO为99度。
化学性质
1、200-400°C时在密封管中减压加热三氧化二磷时,三氧化二磷分解为四氧化二磷和红磷:
2P4O6 → 3P2O4 + P(红磷)
2、三氧化二磷与过量冷水混合振荡反应时生成
亚磷酸:
P4O6 + 6H2O → 4H3PO3
若不振荡则分成两层,两层相互发生反应得H3PO3和少量H3PO4,P还可能有P2O等。与热水的反应复杂且较为剧烈,生成
红磷、
磷化氢、亚磷酸和磷酸。
3、与氯、
溴单质反应生成
三氯氧磷和
三溴氧磷。与碘反应很慢,生成红色的产物。加压条件下二者在四氯化碳中反应,析出橘红色的
四碘化二磷:
5P4O6 + 8I2 → P2I4 +3P4O10
P4O6 + 6HCl → 2H3PO3 + 2PCl3
P4O6也可以作为配体(性质类似于亚磷酸根),取代四羰基镍或五羰基铁中的羰基,形成一系列的配合物。
5、高于423K,S可以氧化P4O6:
P4O6 + 4S = P4O6S4
6、P4O6和B2H6反应生成H3BP4O6BH3:
P4O6 + B2H6 = H3BP4O6BH3
7、P4O6能取代
羰基镍中的羰基,生成P4O6[Ni(CO)3]4、(P4O6)2Ni(CO)2、Ni(CO)(P4O6)3、Fe(CO)4(P4O6)。在最后一个化合物中,P4O6是一个磷原子和铁原子配位。
制备方法
白磷被氧化成P4O6的作用因反应温度、气体流速、气体中除氧外其他气体的种类和量、
白磷的分散程度及容器的几何形状而异。
白磷置于内径为17mm管内于419-423K,通入气压为12.0kPa气体(含75%O2和25%N2),流速为30L/h,生成P4O6,产率(按白磷量计)为50%,产物中含少量白磷。在汞弧灯照射下使(此)白磷转化为红磷,然后加热蒸出P4O6纯制或于CS2中重结晶纯制。
于823-873K,9.3kPa下使白磷和N2O反应生成P4O6,产率为50%。把O2通人白磷的CCl4溶液,得浅黄色物,后者经真空干燥得白色P4O6。其他研究工作报道:低温等离子体作用于P,P4O10,Ca3(PO4)2混合物生成P4O6。