Формула оксида фосфора

Определение и формула оксида фосфора

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Оксид фосфора (фосфорный ангидрид) (фосфор проявляет валентность (V) и степень окисления +5) в обычных условиях представляет собой белые, очень гигроскопичные (сильнейший дегидратирующий агент) кристаллы (рис. 1).

Также существует в аморфном (в виде хлопьев) и стеклообразномсостоянии. При нагревании кристаллический оксид фосфора (V) возгоняется. Плавится только под избыточным давлением, переходит в легкоподвижную жидкость.

Оксид фосфора (V). Внешний вид и его формула

Рис. 1. Оксид фосфора (V). Внешний вид.

При дальнейшем нагревании полимеризуется, при охлаждении жидкости образуется стеклообразный продукт. Температура плавления 422^oC, кипения 591^oC.

Проявляет кислотные свойства, энергично реагирует с водой и щелочами.

Химическая формула оксида фосфора

Химическая формула оксида фосфора (V) P₂O₅. Она показывает, что в состав данной молекулы входят два атома фосфора (Ar = 31 а.е.м.) и пять атомов кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу оксида фосфора (V):

Mr(P₂O₅) = 2×Ar(P) + 5×Ar(O);

Mr(P₂O₅) = 2×31 + 5×16 = 62 + 80 = 142.

Графическая (структурная) формула оксида фосфора

Структурная (графическая) формула оксида фосфора (V) является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы (рис. 2). Оксид фосфора (V) может димеризоваться (соответствует химической формуле P₄O₁₀) и существование его в такой форме наиболее предпочтительно.

Рис. 2. Графическая формула оксида фосфора (V).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При сгорании 2,3 г органического вещества, состоящего из углерода, водорода и кислорода, образовалось 4,4 г углекислого газа и 2,7 г воды. Плотность паров вещества по кислороду равна 1,44 г. Определите молекулярную формулу вещества.

Решение

Значение молярной массы углеводорода можно определить при помощи его плотности по кислороду:

M_substance = M(O₂) × D(O₂)_;

M_substance = 32 × 1,44 = 46 г/моль.

По массам углекислого газа и воды находим массы углерода и водорода, а также кислорода (по разнице между массой вещества и атомов углерода и водорода в нем). Однако, для начала рассчитаем их молярные массы. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(CO₂) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль;

M(H₂O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль.

m (C) = m(CO₂) × Ar(C)/M(CO₂);

m (C) = 4,4×12/ 44 = 1,2 г.

m (H) = m(H₂O) ×2×Ar(H)/M(H₂O);

m (H) = 2,7 × 2×1 / 18 = 0,3 г.

m(O) = m_substance — m (C) — m (H) = 2,3 – 1,2 – 0,3 = 0,8 г.

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (углерод), «у» (водород) и «z» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом:

x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O);

x:y:z= 1,2/12 : 0,3/1: 0,8/16;

x:y:z= 0,1 : 0,3: 0,05 = 2 : 6 : 1.

Следовательно, простейшая формула органического соединения имеет вид C₂H₆Oи молярную массу 46 г/моль [M(C₂H₆O) = 2×Ar(C) + 6×Ar(H) + Ar(O) = 2×12+ 6×1 + 16= 24 + 6 + 16 = 46 г/моль].

Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс:

M_substance / M(C₂H₆O) = 46 / 46 = 1.

Значит формула органического соединения будет иметь вид C₂H₆O.

Ответ

C₂H₆O

ПРИМЕР 2

Задание

Подвергнув анализу вещество, установили, что в его состав входят: натрий с массовой долей 0,4207 (или 42,07%), фосфор с массовой долей 0,189 (или 18,91%), кислород с массовой долей 0,3902 (или 39,02%). Найдите формулу соединения.

Решение

Обозначим число атомов натрия в молекуле через «х», число атомов фосфора через «у» и число атомов кислорода через «z».

Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов натрия, фосфора и кислорода (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).

Ar(Na) = 23; Ar(P) = 31; Ar(O) = 16.

Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения:

Na:P:O = 42,07/39 : 18,91/31 : 39,02/16;

Na:P:O = 1,829 : 0,61 : 2,43.

Наименьшее число примем за единицу (т.е. все числа разделим на наименьшее число 0,61):

1,829/0,61 : 0,61/0,61 : 2,43/0,61;

3 : 1: 4.

Следовательно, простейшая формула соединения натрия, фосфора и кислорода имеет вид Na₃PO₄. Это фосфат натрия.