Pentóxido de fósforo
# Pentóxido de fósforo

Pentóxido de difósforo é um composto químico com fórmula P$_4$O$_{10}$ (seu nome deriva de sua fórmula empírica, P$_2$O$_5$). Ele é utilizado como medida básica dos fertilizantes fosfatados. Este sólido cristalino branco é o anidrido do ácido fosfórico. É um poderoso dessecante.

## Estrutura

P$_2$O$_5$ cristaliza-se em ao menos quatro formas ou polimorfias. A mais familiar é mostrada na figura, compreende moléculas com a fórmula P$_4$O$_{10}$. Fracas forças de van der Waals mantém estas moléculas juntas em uma grade cristalina (Entretanto, apesar da simetria elevada das moléculas, a embalagem de cristal não é uma empacotamento fechado). A estrutura da "gaiola" de P$_4$O$_{10}$ é uma reminiscência do adamantano com T$_d$ grupo de simetria de pontos. É intimamente relacionada ao correspondente anidrido de ácido fosforoso, P$_4$O$_6$. O último carece de terminais com grupos "oxo". Sua densidade é de 2.30 g/cm³. Pode ser ebulido a 423 °C, se uma amostra é aquecida mais rapidamente então ela pode sublimar-se.
Os outros polimorfos são poliméricos, mas em cada caso os átomos de fósforo são ligados por um tetraedro de átomos de oxigênio, um dos quais forma uma ligação P=O terminal. A forma O (densidade 3.05 g/cm³, p.f. 580 °C), adota uma estrutura em camadas consistindo de anéis de P$_6$O$_6$ interconectados, não diferente da estrutura adotada por certos polisilicatos. Um estado de mais baixa densidade, a assim chamada forma O', que consiste de uma rede tridimensional é também conhecido, com densidade de 2.72 g/cm³.

## Preparação

P$_2$O$_5$ é preparado por queima de fósforo elementar com suficiente suprimento de ar:
    2 P$_2$ + 5 O$_2$ → 2 P$_2$O$_5$
Pela maior parte do século XX, o pentóxido de difósforo foi usado para prover um suprimento de ácido fosfórico concentrado e puro. No processo térmico, o pentóxido de difósforo obtido por queima de fósforo branco era dissolvido em ácido fosfórico diluído para produzir ácido concentrado. Melhorias na tecnologia de filtração conduziram ao "processo de ácido fosfórico a úmido" aplicadas sobre o processo térmico, eliminando a necessidade de produzir fósforo branco como um material de partida.

## Usos

O pentóxido de difósforo é um potente agente de desitratação como indicado pela exotérmica natureza de sua hidrólise:
    P$_4$O$_{10}$ (am) + 6H$_2$O (lq) → 4H$_3$PO$_4$ (c) (-177 kJ)
Entretanto, sua utilidade para secagem é um tanto limitada por sua tendência a revestimento viscoso protetivo que inibe adicional desidratação por não consumido. Uma forma granular de P$_4$O$_{10}$ é usada em dessecadores.
Consistente com seu grande poder de dessecação, P$_4$O$_{10}$ é usado em síntese orgânica para desidratação. A mais importante aplicação é por conversão de amidas em nitrilas:
    P$_4$O$_{10}$ + RC(O)NH$_2$ → P$_4$O$_9$(OH)$_2$ + RCN
O coproduto indicado P$_4$O$_9$(OH)$_2$ é uma fórmula idealizada para produtos indefinidos resultantes da hidratação de P$_4$O$_{10}$.
Aparentemente, quando combinado com um ácido carboxílico, o resultado é o correspondente anidrido $^[$:
    P$_4$O$_{10}$ + RCO$_2$H → P$_4$O$_9$(OH)$_2$ + [RC(O)]$_2$O
O "reagente de Onodera", uma solução de P$_4$O$_{10}$ em DMSO, é empregado para a oxidação de álcoois. Esta reação é reminiscente da oxidação de Swern.
O poder de dessecação de P$_4$O$_{10}$ é forte o suficiente para converter muitos ácidos minerais a seus anidridos. Exemplos: HNO$_3$ é convertido a N$_2$O$_5$; H$_2$SO$_4$ é convertido a SO$_3$; HClO$_4$ é convertido a Cl$_2$O$_7$.

## Óxidos de fósforo relacionados

Entre o comercialmente importante P$_4$O$_6$ e P$_4$O$_{10}$, óxidos de fósforo são conhecidos como estruturas intermediárias.