أحادي أكسيد الفوسفور

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

أكسيد الفوسفور هو مركب غير عضوي جذري غير مستقر ذو صيغة جزيئية P O . [ 2 ]

يُعدّ أحادي أكسيد الفوسفور من المركبات الجزيئية القليلة التي تحتوي على الفوسفور والتي تم رصدها خارج كوكب الأرض. ومن بين الجزيئات الأخرى المحتوية على الفوسفور والموجودة في الفضاء: PN و PC و PC₂ و HCP و PH₃ . وقد رُصد هذا المركب في الغلاف المحيط بالنجم VY Canis Majoris وفي منطقة تكوّن النجوم المصنفة تحت اسم AFGL 5142. وقد وُجد أن هذا المركب قد تكوّن في البداية في مناطق تكوّن النجوم ، ويُعتقد أنه نُقل بواسطة المذنبات بين النجوم عبر الفضاء الخارجي ، بما في ذلك إلى الأرض في بداياتها . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

يلعب أحادي أكسيد الفوسفور دورًا في عملية الفسفورية للفوسفور.

اكتشاف

في عام 1894، كان دبليو إن هارتلي أول من أبلغ عن رصد انبعاث الأشعة فوق البنفسجية من مركب فوسفوري، وهو ما توسع فيه لاحقًا جوتر. كان من المعروف أن مصدر الخطوط والحزم الطيفية مرتبط بالفوسفور، لكن طبيعته الدقيقة ظلت مجهولة. في عام 1927، حدد إتش جيه إميليوس وآر إتش بورسيل أن السبب هو أكسيد الفوسفور. ولكن في عام 1921، حدد بي إن غوش وجي إن بول أن الأكسيد هو أحادي أكسيد الفوسفور. [ 5 ]

يُعتقد أن أحادي أكسيد الفوسفور هو أكثر جزيئات الفوسفور وفرةً في السحب بين النجوم . [ 6 ] تم تحديد الفوسفور كعنصر وفير في الكون عام 1998 بعد أن وجد الباحثون نسبة كونية للفوسفور إلى الهيدروجين (P/H) تبلغ حوالي 3 × 10⁻⁷ . على الرغم من وفرة الفوسفور في السحب بين النجوم، إلا أنه تم تحديد عدد قليل جدًا من جزيئات الفوسفور، ووجدت في مصادر محدودة للغاية؛ فقد تم العثور على نتريد الفوسفور (PN) والجذر الحر CP في غلاف غني بالكربون للنجم IRC +10215 عام 1987. يشير هذا إلى ضرورة وجود المزيد من جزيئات الفوسفور في الفضاء بين النجوم. أثناء فحص الغلاف الغني بالأكسجين للنجم العملاق VY Canis Majoris (VY CMa)، تم الكشف عن وجود PO. تمت دراسة النجم VY CMa باستخدام تلسكوب الموجات المليمترية الفرعية (SMT) التابع لمرصد أريزونا الراديوي (ARO). تمكن التلسكوب من رصد الترددات الدورانية لعنصر PO. استطاع تلسكوب الموجات المليمترية الفرعية التابع لمرصد أريزونا الراديوي، والذي يبلغ قطره 10 أمتار، قياس التحولات الدورانية لعنصر PO، حيث أظهر J=5.5→4.5 عند 240  جيجاهرتز وJ=6.5→5.5 عند 284  جيجاهرتز باتجاه النجم المتطور، ويتكون كل منهما من ثنائيات لامدا واضحة المعالم. منذ اكتشاف عنصر PO باتجاه غلاف النجم العملاق VY CMa في عام 2001، تم العثور عليه في العديد من السحب بين النجوم، كما وُجد بوفرة حول الأغلفة الغنية بالأكسجين. [ 7 ]

تشكيل

يتكون أكسيد الفوسفور (PO) عند احتراق الفوسفور في الأكسجين أو الأوزون. وهو جزيء عابر يُلاحظ في اللهب الساخن، أو يمكن تكثيفه في مصفوفة من الغازات النبيلة. [ 8 ] يمكن أن يتكون أكسيد الفوسفور (PO) في مصفوفة من الغازات الخاملة في عملية التحلل الضوئي لأكسيد الفوسفور ( P4S3O ) . [ 9 ]

على الأرض، يمكن تحضير أحادي أكسيد الفوسفور للدراسة برش حمض الفوسفوريك في اللهب. ولأن غاز الأسيتيلين التجاري يحتوي على بعض الفوسفين ، فإن لهب الأوكسي أسيتيلين سيحتوي أيضًا على نطاقات انبعاث ضعيفة لأحادي أكسيد الفوسفور في طيفه. في اللهب، يتأكسد أحادي أكسيد الفوسفور مرة أخرى إلى P₄O₁₀ . [ 10 ]

ردود الفعل

التفسفر الوميض الفوسفوري

عندما يتأكسد الفوسفور الأبيض، ينبعث منه توهج أبيض مخضر. يحدث هذا التوهج نتيجة أكسدة الفوسفور (PO) بإحدى هاتين التفاعلين: PO + O • → PO₂ ؛ أو PO + O₂ → PO₂ + O • . [ 11 ] من الطرق المحتملة لظهور الفوسفور في هذه العملية تفكك جزيء P₂O، والذي قد ينتج بدوره عن P₄O . [ 12 ]

الليجاند

يمكن أن يعمل أحادي أكسيد الفوسفور كربيطة على العناصر الانتقالية مثل الموليبدينوم والروثينيوم والأوزميوم . يشكل الفوسفور رابطة ثلاثية مع المعدن. [ 13 ] [ 14 ] أول من اكتُشف كان على عنقود من النيكل والتنغستن . أُكسد عنقود WNi₂P₂ بواسطة بيروكسيد لإنتاج تنسيق μ₃ ، حيث ترتبط كل ذرة فوسفور بثلاث ذرات معدنية. [ 15 ]

ملكيات

رابطة

أحادي أكسيد الفوسفور هو جذر حرّ ، حيث يرتبط الفوسفور برابطة ثنائية مع الأكسجين ، ويحتوي الفوسفور على إلكترون تكافؤ منفرد . تبلغ رتبة الرابطة حوالي 1.8. [ 5 ] تبلغ طاقة تفكك الرابطة P=O في PO 6.4  إلكترون فولت. [ 16 ] يبلغ طول الرابطة الثنائية PO 1.476 أنغستروم، ويُظهر PO الحرّ تردد اهتزاز بالأشعة تحت الحمراء يبلغ 1220 سم⁻¹  نتيجةً لتمدد الرابطة. [ 17 ] طبيعة PO الجذرية الحرة تجعله شديد التفاعل وغير مستقر مقارنةً بأكاسيد الفوسفور الأخرى التي خضعت لمزيد من الأكسدة.

نطاق

يحتوي طيف أكسيد الفوسفور، من المرئي إلى فوق البنفسجي، على ثلاثة نطاقات مهمة. يوجد نطاق متصل بالقرب من 540 نانومتر. ويعود  نظام بيتا بالقرب من 324 نانومتر إلى الانتقال D 2 Σ→ 2 Π. أما نظام غاما، فيحتوي على نطاقات بالقرب من 246 نانومتر نتيجةً للانتقال A 2 Σ→ 2 Π. وتظهر قمم في هذا النطاق عند 230 و238 و246 و253 و260 نانومتر في نطاق الأشعة فوق البنفسجية. ويمكن أن تكون جميع هذه النطاقات انبعاثًا أو امتصاصًا أو تألقًا، وذلك تبعًا لطريقة الإضاءة ودرجة الحرارة. [ 10 ] كما توجد حالة C' 2 Δ. [ 18 ]   

يمكن تقسيم نطاق نظام غاما إلى نطاقات فرعية بناءً على الانتقالات الاهتزازية المختلفة. تُشير الرموز (0,0) و(0,1) و(1,0) إلى النطاقات الفرعية الناتجة عن الانتقال بين حالتين اهتزازيتين، عند حدوث الانتقال الإلكتروني. يحتوي كل نطاق فرعي على ثماني سلاسل تُسمى فروعًا. هذه الفروع هي : p12 ، وp2 ، و Q2 ، وR2 ، وp1 ، و Q1 ، و R1 ، و sR21 . [ 19 ]

جزيء

يبلغ جهد تأين PO 8.39  إلكترون فولت. عند تأينه، يُكوّن PO الكاتيون PO⁺ . تبلغ الألفة الإلكترونية الأديباتية لـ PO 1.09  إلكترون فولت. عند اكتساب إلكترون، يتكوّن أيون PO⁻. [ 5 ]

r e في الحالة الأرضية هو 1.4763735  أنجستروم. [ 5 ]

يبلغ عزم ثنائي القطب للجزيء 1.88  ديباي. ذرة الفوسفور تحمل شحنة موجبة طفيفة تُحسب على أنها 0.35 من شحنة الإلكترون. [ 5 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فريق العمل (2018). "أحادي أكسيد الفوسفور - كتاب NIST الإلكتروني للكيمياء، SRD 69" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يناير 2020 .
  2. 1 2 فريق العمل (2019). "أحادي أكسيد الفوسفور". موسوعة علم الأحياء الفلكي . الصفحات 1229-1230 . doi : 10.1007/978-3-642-11274-4_1889 . ISBN  978-3-642-11271-3.
  3. ↑ المرصد الأوروبي الجنوبي (15 يناير 2020). "علماء الفلك يكشفون عن خيط بين النجوم لأحد لبنات بناء الحياة" . Phys.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يناير 2020 .
  4. ↑ ريفيلا، ف.م. وآخرون (2019). "رصد جزيئات الفوسفور بواسطة مرصدي ألما وروزينا: الخيط بين النجوم الذي يربط بين مناطق تشكل النجوم والمذنبات" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 492 : 1180-1198 . arXiv : 1911.11647 . doi : 10.1093/mnras/stz3336 . 
  5. 1 2 3 4 5 موساوي، يحيى؛ أومر علي، أوريدا؛ دي ماريه، جورج ر. (أكتوبر 2003). "خصائص جذر أكسيد الفوسفور، PO، وأيونه الموجب وأيونه السالب في حالتهما الإلكترونية الأرضية: مقارنة بين البيانات النظرية والتجريبية". المراجعات الدولية في الكيمياء الفيزيائية . 22 (4): 641-675 . doi : 10.1080/01442350310001617011 . S2CID 93981281 . 
  6. ^ شيرير، أوتو ج. براون، يورغن. فالتر، بيتر. هيكمان، سيرت؛ وولمرشاوزر، جوثيل (يوليو 1991). “أول أكسيد الفوسفور (PO) كمركب ليجند”. Angewandte Chemie الطبعة الدولية باللغة الإنجليزية . 30 (7): 852-854 . دوى : 10.1002/anie.199108521 .
  7. ^ تينينباوم، إد. وولف، نيوجيرسي؛ زيوريس، إل إم (1 سبتمبر 2007). “التعرف على أول أكسيد الفوسفور ( X 2 Π r ) في VY Canis Majoris: الكشف عن أول رابطة P – O في الفضاء”. مجلة الفيزياء الفلكية . 666 (1): ق29 – ق32. بيب كود : 2007ApJ...666L..29T . دوى : 10.1086/521361 . S2CID 121424802 . 
  8. ↑ ميلكي، زوفيا؛ ماكلوسكي، ماثيو؛ أندروز، ليستر (يناير 1990). "تفاعلات المصفوفة لجزيئات P2 و O3 " . رسائل الفيزياء الكيميائية . 165 ( 2-3 ): 146-154 . Bibcode : 1990CPL...165..146M . doi : 10.1016/0009-2614(90)85420-H .
  9. ↑ ميلكي، زوفيا؛ أندروز، ليستر؛ نغوين، كيت أ.؛ غوردون، مارك س. (ديسمبر 1990). "أطياف الأشعة تحت الحمراء للمصفوفة للمتزامرات البنيوية لأوكسي كبريتيد الفوسفور P4S3O " . الكيمياء اللاعضوية . 29 ( 25 ): 5096-5100 . doi : 10.1021/ic00350a016 .
  10. 1 2 هاراجوتشي، هـ.؛ فاولر، و.ك.؛ جونسون، د.ج.؛ واينفوردنر، ج.د. (يناير 1976). "مطيافية التألق الجزيئي لأحادي أكسيد الفوسفور في اللهب، دُرست باستخدام نظام SIT-OMA". مجلة Spectrochimica Acta، الجزء أ: مطيافية الجزيئات . 32 (9): 1539-1544 . Bibcode : 1976AcSpA..32.1539H . doi : 10.1016/0584-8539(76)80200-0 .
  11. ↑ تشيان، هاي-بو؛ ديفيز، بول ب.؛ هاميلتون، بيتر أ. (1995). "دراسة طيفية عالية الدقة لأكسدة الفوسفور الأبيض". مجلة الجمعية الكيميائية، معاملات فاراداي . 91 (18): 2993. doi : 10.1039/ft9959102993 .
  12. ↑ أندروز، ليستر؛ ويذنال، روبرت. (أغسطس 1988). "تفاعلات المصفوفة لذرات الأكسجين مع P4 . أطياف الأشعة تحت الحمراء لـ P4O و P2O و PO وPO2 " . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 110 (17): 5605-5611 . Bibcode : 1988JAChS.110.5605A . doi : 10.1021/ja00225a001 .
  13. ↑ وانغ، ويبين؛ كوريغان، جون ف.؛ دوهرتي، سيمون؛ إنرايت، غاري د.؛ تايلور، نيكولاس ج.؛ كارتي، آرثر ج. (يناير 1996). "كيمياء تنسيق أحادي أكسيد الفوسفور: تخليق وتوصيف بنيوي لتجمعات رباعية النوى تحتوي على رابطة PO". مركبات عضوية فلزية . 15 (12): 2770-2776 . doi : 10.1021/om960032o . 
  14. ↑ جونسون، مارك جيه إيه؛ أودوم، آرون إل؛ كومينز، كريستوفر سي (1997). "أحادي أكسيد الفوسفور كربيطة طرفية". الاتصالات الكيميائية (16): 1523-1524 . doi : 10.1039/A703105J .
  15. ^ هيرمان ، وولفجانج أ. (يوليو 1991). “بين النجوم والمعادن: أول أكسيد الفوسفور، PO”. Angewandte Chemie الطبعة الدولية باللغة الإنجليزية . 30 (7): 818-819 . دوى : 10.1002/anie.199108181 .
  16. ↑ هاراجوتشي، هيروكي؛ فوا، كييتشيرو. (مايو 2002). "تحديد الفوسفور بواسطة مطيافية الامتصاص الجزيئي باللهب باستخدام نطاق أحادي أكسيد الفوسفور". الكيمياء التحليلية . 48 (4): 784-786 . doi : 10.1021/ac60368a024 .
  17. ↑ بيرسيس، أتيلا؛ كوينتجورو، أوليفيا؛ ستيرينبيرج، برايان ت.؛ ياماموتو، جون هـ.؛ تسيه، جون؛ كارتي، آرثر ج. (أكتوبر 2000). "البنى الإلكترونية لمركبات أحادي أكسيد الفوسفور للمعادن الانتقالية". الكيمياء العضوية المعدنية . 19 (21): 4336-4343 . doi : 10.1021/om000274v .
  18. ↑ دي بروكير، ج. (ديسمبر 2000). "حسابات تفاعل التكوين لخصائص متنوعة للحالة المثارة C'2Δ ونطاقات الانتقال C'2Δ-X2Πr ذات الصلة لأحادي أكسيد الفوسفور". الفيزياء الكيميائية . 262 ( 2-3 ): 211-228 . Bibcode : 2000CP....262..211D . doi : 10.1016/s0301-0104(00)00301-3 .
  19. ↑ غوبتا، أ. ك. سين (1 مارس 1935). "التحليل الدوراني للأطياف فوق البنفسجية لأحادي أكسيد الفوسفور". وقائع الجمعية الفيزيائية . 47 (2): 247-257 . Bibcode : 1935PPS....47..247G . doi : 10.1088/0959-5309/47/2/305 .