Курсовая работа: Синтез Na2O2 (пероксида натрия)

515

Цвет K₂ O₄ оранжевый, Rb₂ O₄ темно-коричневый, Cs₂ O₄ желтый.

Пероксиды Ca, Sr, Ba и гидратные формы пероксиды Mg, Zn и Cd в чистом виде бесцветны и диамагнитны; пероксид ртути HgO₂ желтого цвета.

Пероксиды термически очень устойчивы; устойчивость их повышается с увеличением заряда ядра. Однако с увеличением количества кислорода в молекуле их температуры плавления и термическая устойчивость понижаются.

Являясь солями слабой кислоты, они при растворении в воде подвергаются гидролизу:

Na₂ ⁺ [O₂ ]^2– + 2H⁺ OH^– → H₂ ⁺ [O₂ ]^2– + 2Na⁺ OH^– (3)

Пероксиды же типа Me⁺ ₂ [O₄ ]^{2 –} при гидролизе дают помимо пероксида водорода и молекулу кислорода:

K₂ ⁺ [O₄ ]^2– + 2H⁺ OH^– → H₂ ⁺ [O₂ ]^2– + O₂ + 2K⁺ OH^– (4)

При действии кислот протекают те же самые реакции:

Na₂ ⁺ [O₂ ]^2– + H₂ ⁺ SO₄ ^2– → H₂ ⁺ [O₂ ]^2– + Na₂ ⁺ SO₄ ^2– , (5)

K₂ ⁺ [O₄ ]^2– + H₂ ⁺ SO₄ ^2– → H₂ ⁺ [O₂ ]^2– + O₂ + K₂ ⁺ SO₄ ^2– (6)

Все пероксиды взаимодействуют с углекислым газом, выделяя кислород:

2Na₂ O₂ + 2CO₂ ↑ = 2Na₂ CO₃ + O₂ ↑. (7)

Во всех пероксидных соединениях, как простых, так и комплексных (известных в настоящее время для полусотни элементов), степень окисления образующего их элемента является максимальной и равна номеру группы, к которой относится этот элемент [3].

1.4 Окислительно-восстановительные свойства пероксидов

Пероксиды щелочных металлов могут быть окислителями и восстановителями. Окислительные свойства обуславливаются наличием в них пероксидного иона [O₂ ]^2– , способного принимать электроны.

Чаще протекают реакции, сопровождающиеся разрушением связи О–О или изменением заряда иона О₂ ^2– Можно считать, что О₂ ^2– -радикал присоединяет или теряет электроны: О₂ ^2– + 2 e^– = 2О^-2 – окислитель, О₂ ^2– – 2 e^– = О₂ – восстановитель.

В первом случае пероксиды проявляют окислительные свойства, во втором восстановительные. Например:

2KI + Na₂ O₂ + 2H₂ SO₄ = I₂ + Na₂ SO₄ + K₂ SO₄ + 2H₂ O, (8)

^{Окислитель}

2KMnO₄ + 5H₂ O₂ + 3H₂ SO₄ = 2MnSO₄ + 5O₂ + K₂ SO₄ + 8H₂ O. (9)

^{Восстановитель}

Окислительные свойства пероксидов выражены сильнее, чем восстановительные:

H₂ O₂ + 2H⁺ + 2e^– = 2H₂ O, E⁰ ₂₉₈ = 1,77 в,

H₂ O₂ – 2e^– = O₂ + 2H⁺ , E⁰ ₂₉₈ = 0,68 в.

Так как пероксиды проявляют окислительные и восстановительные свойства, то в соответствующих условиях они подвергаются реакции диспропорционирования:

Li₂ ⁺ [O₂ ]^2– + Li₂ ⁺ [O₂ ]^2– → O₂ + 2Li₂ ⁺ O^2– (10)

Однако реакция диспропорционирования не протекает при обыкновенной температуре, если пероксид сохраняется в сухом месте в плотно закрытом сосуде. Это объясняется тем, что во влажном воздухе или в водном растворе пероксид как соль слабой кислоты подвергается гидролизу и при этом образуется перекись водорода, которая термически непрочна. Молекулы ее находятся не в одинаковом энергетическом состоянии, и поэтому между ними наступает реакция диспропорционирования [3].

1.5 Пероксид водорода и его свойства