Monoxyde de phosphore

Monoxyde de phosphore
Structure du monoxyde de phosphore.
Identification
Nom UICPA	oxophosphanyle
Synonymes	phosphoryle
No CAS	14452-66-5
PubChem	6857426
ChEBI	29315
SMILES	O=[P] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/OP/c1-2 Std. InChIKey : LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule	OP  [Isomères]PO
Masse molaire[1]	46,973 2 ± 0,000 3 g/mol O 34,06 %, P 65,94 %,
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le monoxyde de phosphore est un radical instable de formule chimique PO^[2]. C'est l'une des rares espèces moléculaires contenant du phosphore à avoir été détectée hors de notre planète, les autres étant PN, CP, C₂P, HCP et PH₃. Il a été détecté dans l'enveloppe circumstellaire de VY Canis Majoris, une étoile hypergéante de la constellation du Grand Chien, ainsi que dans la pouponnière d'étoiles identifiée AFGL 5142^[3]. On pense que du monoxyde de phosphore produit dans de telles régions a pu être apporté jusqu'à la Terre par des objets interstellaires^[4].

Propriétés

La molécule est constituée d'atomes d'oxygène et de phosphore unis par une liaison double, avec un électron célibataire sur le phosphore et un ordre de liaison voisin de 1,8^[5]. La liaison P=O de PO présente une énergie de dissociation de 6,4 eV^[6]. La longueur de liaison de P=O est de 147,6 pm, tandis que PO libre présente une fréquence de vibration infrarouge de 1 220 cm⁻¹ due à l'étirement de la liaison^[7]. Le fait que PO soit un radical libre le rend particulièrement réactif comparé aux autres oxydes de phosphore davantage oxydés.

Le spectre des domaines visible à ultraviolet présente trois bandes importantes. Il y a d'abord une bande continue autour de 540 nm. Le système β autour de 324 nm provient de la transition D²Σ→²Π. Le système γ est formé de raies autour de 246 nm dues à la transition A²Σ→²Π. Les pics de cette bande se trouvent à 230, 238, 246, 253 et 260 nm dans l'ultraviolet. Ces différentes raies peuvent être en émission, en absorption ou en fluorescence selon la méthode d'illumination et la température^[8]. Il existe également un état excité C’²Δ^[9].

Le système de raies γ peut être décomposé en sous-bandes liées aux différentes transition vibrationnelles. Ces transitions sont nommées (0,0), (0,1) et (1,0) et contiennent chacune huit séries appelées branches : six branches principales, P₂, Q₂, R₂ et P₁, Q₁, R₁, et deux branches satellites : ^oP₁₂ et ^sR₂₁^[10].

L'énergie d'ionisation de PO est de 8,39 eV. La molécule s'ionise pour former le cation PO⁺. L'affinité électronique adiabatique de PO vaut 1,09 eV. PO peut également recevoir un électron pour donner l'anion PO^−[5]. À l'état fondamental, r_e = 147,637 35 pm^[5]. Le moment dipolaire de la molécule PO vaut 1,88 D. L'atome de phosphore porte une charge positive partielle équivalente à 0,35 charge élémentaire^[5].

Réactions

Le radical PO se forme lors de la combustion de phosphore dans l'oxygène O₂ ou l'ozone O₃. C'est une espèce transitoire observée dans les flammes chaudes ou qui peut être condensé dans une matrice de gaz noble^[11]. Il peut également être obtenu par photolyse dans une matrice gazeuse inerte de P₄S₃O, un oxysulfure de phosphore^[12].

On le prépare au laboratoire par exemple pour étudier la dispersion de l'acide phosphorique H₃PO₄ dans une flamme. L'acétylène commercial contenant des traces de phosphine, une flamme oxyacétylénique présente de faibles raies d'émission. Dans la flamme, PO s'oxyde en pentoxyde de phosphore P₄O₁₀^[8].

L'oxydation du phosphore blanc émet une lueur blanc-verdâtre produite par l'oxydation de PO par l'une des deux réactions PO + O^• ⟶ PO₂ ou PO + O₂ ⟶ PO₂ + O^•[13]. Il est possible que PO se forme par clivage de molécules P₂O elles-mêmes issues de P₄O^[14].

Notes et références

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