Phosphortrioxid

Phosphortrioxid ist ein Oxid des Elementes Phosphor. Diese chemische Verbindung ist auch unter der Bezeichnung Diphosphortrioxid bekannt. Die im geschmolzenen, gelösten und dampfförmigen Zustand ermittelte Molekülmasse entspricht der Summenformel P₄O₆. Die wachsweichen, farblosen Kristalle sind sehr giftig.

Darstellung

Phosphortrioxid entsteht bei der Verbrennung von weißem Phosphor bei niedrigen Temperaturen unter Sauerstoff-Mangel. Dabei beobachtet man eine starke Wärmeentwicklung:

$ \mathrm {P_{4}+3\ O_{2}\rightarrow P_{4}O_{6}} $

Weißer Phosphor reagiert mit Sauerstoff zu Phosphortrioxid.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Phosphortrioxid ist das Anhydrid der Phosphonsäure. Phosphor liegt in der Oxidationsstufe +3 vor. Die Kristalle dieser Verbindung besitzen eine Dichte von 2,14 g·cm⁻³. Der Schmelzpunkt liegt bei 24 °C, der Siedepunkt bei 175 °C unter einer Stickstoff-Atmosphäre. Phosphortrioxid löst sich in Benzol und Schwefelkohlenstoff.^[1]

Die Struktur des Phosphortrioxids leitet sich vom tetraedrischen Phosphormolekül P₄ ab. Ersetzt man die sechs P–P-Bindungen - die Kanten des Tetraeders - jeweils durch P–O–P-Bindungen, so gelangt man zur oben dargestellten Molekülstruktur.

Die Struktur weist eine hohe Symmetrie auf. Neben der tetraedrischen Anordnung der Phosphor-Atome kann für die Sauerstoff-Atome eine oktaedrische Anordnung festgestellt werden. Die vier Flächen der tetraedrischen Grundstruktur werden von vier symmetrisch verknüpften P₃O₃-Sechsringen umrahmt. Diese Struktur findet man auch beim Arsenik (As₄O₆) sowie beim Urotropin (N₄(CH₂)₆).

Chemische Eigenschaften

Phosphortrioxid oxidiert an der Luft weiter zu Phosphorpentoxid:

$ \mathrm {P_{2}O_{3}+O_{2}\rightarrow P_{2}O_{5}} $

Phosphortrioxid oxidiert zu Phosphorpentoxid.

Unter vermindertem Druck wird bei diesem Vorgang Chemilumineszenz beobachtet.

Oberhalb von 210 °C findet eine Zersetzung zu Phosphor und Phosphortetroxid statt:

$ \mathrm {4\ P_{2}O_{3}\rightleftharpoons 2\ P+3\ P_{2}O_{4}} $

Phosphortrioxid disproportioniert zu Phosphor und Phosphortetroxid.

In kaltem Wasser wird Phosphortrioxid zu Phosphonsäure umgewandelt:

$ \mathrm {P_{2}O_{3}+3\ H_{2}O\rightarrow 2\ H_{3}PO_{3}} $

Phosphortrioxid reagiert mit Wasser zu Phosphonsäure.

Die Reaktion mit Chlorwasserstoff führt zur Bildung von Phosphonsäure und Phosphortrichlorid:

$ \mathrm {P_{2}O_{3}+3\ HCl\rightarrow H_{3}PO_{3}+PCl_{3}} $

Phosphortrioxid und Chlorwasserstoff reagieren zu Phosphonsäure und Phosphortrichlorid.

Mit den Halogenen Chlor und Brom reagiert Phosphortrioxid zu Phosphorylhalogeniden, mit Iod zu Diphosphortetraiodid.

Quellen