Щелочные металлы

Na2O2 + 2 KO2 + 2 CO2 = Na2CO3 + K2CO3 + 2 O2 + 420 кДж,

т. е. диоксид углерода заменяется равным объемом кислорода.

Нагреванием Na2O2 до 400 °С под давлением кислорода в 150 атм может быть получен надпероксид натрия NaO2 аналогичный соответствующим производным K, Rb и Cs, но менее устойчивый и характеризующийся решеткой типа пирита с d(OO) = 133 пм. Теплота его образования из элементов равна 259 кДж/моль. Это жёлтый гигроскопичный порошок, быстро разлагающийся во влажном воздухе. При 100 °С надпероксид натрия взаимодействует с монооксидом углерода по уравнению:

2 NaO2 + CO = Na2CO3 + O2.

Аналогично идет реакция с диоксидом углерода при обычной температуре, но ниже 10 °С образуется надкарбонат:

2 NaO2 + 2 CO2 = Na2C2O6 + O2 NaO2.

При -80 °С цвет NaO2 меняется на белый, что сопровождается изменением также магнитных свойств.

Взаимодействие O3 с суспензией Li2O2 во фреоне-12 при -65 °С было получено жёлтое твёрдое вещество с содержанием до 45 % LiO2. Этот надпероксид способен существовать лишь ниже -35 °С. По строению он подобен надпероксиду натрия.

Кроме щелочных металлов надпероксиды известны только для элементов подгруппы кальция. В индивидуальном состоянии они не выделены, но разложением при определенных условиях пероксидных производных типа ЭО2·2Н2О2 были получены смеси состава хЭ(ОН)2·уЭО2·zЭ(O2)2 со следующим максимальным содержанием надпероксидов (вес. %): 40 (Ca), 30 (Sr) и 11 (Ba). При хранении вне контакта с воздухом они устойчивы, и с водой бурно взаимодействуют, отщепляя надпероксидный кислород. Из производных комплексных катионов получен устойчивый до 100 °С жёлтый надпероксид тетраметиламмония — [N(CH3)4]O2 (т. пл. 97 °С).

Лежащий в основе надпероксидов радикал гидропероксид НО2 способен существовать лишь ничтожные доли секунды, после чего распадается по схеме:

2 НО2 = Н2О2 + О2­.

Однако некоторые его характеристики известны: теплота образования из элементов составляет 21 кДж/моль. Энергия связи Н-О2 оценивается в 196,5 кДж/моль.

Сочетание двух таких радикалов могло бы дать надпероксид водорода — Н2О4. Существует предположение, что она частично образуется в результате взаимодействия атомарного водорода с твердым озоном при -196 °С по схеме:

2 Н + 2 О3 = 2 НО2 + О2 = Н2О4 + О2.

Кроме рассматривавшихся выше пероксидных производных для Na, K, Rb и Cs уже давно были известны озониды. Вещества эти образуются в виде оранжево-красной корки на поверхности омываемых током озона твердых гидроксидов. Используя их растворимость в жидком аммиаке (например, до 15 г/100 г NH3 для соли калия), удается выделить озониды ЭО3 в более или менее чистом состоянии.

Образование лучше всего изученного озонида калия протекает по суммарной схеме:

4 KOH + 4 O3 = 4 KO3 + O2 + 2 H2O

(причем вода связывается избыточным КОН). Энергия активации этой реакции составляет лишь 12,5 кДж, а теплота образования КО3 из элементов равна 259 кДж/моль.

2 KO3 + 2 KO2 + O2 + 192 кДж/моль

уже в обычных условиях (быстро и нацело реакция протекает при +60 °С). Водой он мгновенно разлагается по суммарной схеме:

4 KO3 + 2 H2O = 4 KOH + 5 O2

(по-видимому, с промежуточным образованием радикалов ОН). Озонид калия является типичной солью, образованной ионами K+ и O3- [с параметрами d(OO) = 134 пм и ÐOOO = 100°]. Аналогичные свойства имеют и другие рассматриваемые озониды, причем устойчивость их по ряду Na-K-Rb-Cs возрастает. Так, NaO3 быстро распадается уже при -10 °С, а CsO3 — лишь при 100 °С. Последняя соль была синтезирована взаимодействием CsO2 с озонированным кислородом. Для всех озонидов характерно сильное светопоглощение в области 400-500 нм.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru