Курсовая работа: Синтез Na2O2 (пероксида натрия)
Энергия связи О–О (210 кДж/моль ) почти в два раза меньше энергии связи O–H (468 кДж/моль ).
Из-за несимметричного распределения связей H–O молекула H2 O2 сильно полярна (µ = 2,1 D). Между молекулами H2 O2 возникает довольно прочная водородная связь, вызывающая их ассоциацию. Поэтому в обычных условиях пероксид водорода – бледно-голубая сиропообразная жидкость (плотность 1,44) с довольно высокой температурой кипения (150,2ºС) и хорошей ионизирующий растворитель. При – 0,43ºС пероксид водорода замерзает. С водой смешивается в любых отношениях благодаря возникновению новых водородных связей. Из растворов выделяется в виде неустойчивого кристаллогидрата H2 O2 ·2H2 O (температура плавления – 52ºС). В лаборатории обычно используются 3- и 30%-е растворы H2 O2 (последний называют пергидролем).
В водных растворах пероксид водорода – слабая кислота (Киониз = 2,24·10–12 ):
H2 O··· H2 O2 ↔ OH3 + + HO2 – (11)
гидропероксид-ион
В химических реакциях пероксид – радикал может, не изменяясь, переходить в другие соединения, например:
H2 O2 + 2NaOH = Na2 O2 + 2H2 O, (12)
BaO2 + H2 SO4 = BaSO4 + H2 O2 . (13)
Последняя реакция используется для получения пероксида водорода [5].
1.6 Пероксид натрия Na 2 O 2
Пероксид натрия Na2 O2 – одно из пероксидных соединений натрия, характеризующееся наличием молекулярного иона O2 2– ; содержание активного кислорода составляет 20,5 вес %. Чистая натрия пероксид – белый порошок; технический порошок имеет слабожелтую окраску, обусловленную примесью надпероксида натрия NaO2 . Решетка Na2 O2 гексагональная (искаженная); плотность 2,60. Существует в трех модификациях: Q – Na2 O2 , устойчива при температуре жидкого воздуха, Na2 O2 (I), устойчива до 512±1°С и Na2 O2 (II), устойчива выше этой температуры. Пероксид натрия диомагнитен.
При нагревании пероксида натрия при 311–400°С наблюдается некоторая потеря активного кислорода, бурное разложение начинается при 540°С. Плавится пероксид натрия выше 596°С и полностью отдает свой активный кислород при 675°С. Растворяется в воде. При этом образуются NaOH, H2 O2 и выделяется некоторое количество кислорода, т.к. щелочная среда и повышенная температура способствуют разложению H2 O2 . С разбавленными кислотами пероксид натрия реагирует с образованием соответствующих солей и пероксида водорода. Энергично реагирует с кислородом, серой, натрием, моно- и диоксидом углерода. Известны молекулярные соединения пероксида натрия с водой (октагидрат Na2 O2 ×8H2 O), с пероксидом водорода (дипероксигидрат Na2 O2 ×2H2 O2 ) и с водой и пероксидом водорода (тетрагидрат дипероксигидрата Na2 O2 ×2H2 O2 ×4H2 O). С влагой и углекислым газом воздуха пероксид натрия реагирует с образованием NaOH, Na2 CO3 и с выделением кислорода. На этом основано его применение для регенерации воздуха в закрытых помещениях.
Пероксид натрия получают окислением расплавленного на противнях металлического натрия в противотоке очищенного от CO2 и высушенного воздуха или форсуночных аппаратах. Для получения высококачественного пероксида натрия рекомендуется восстанавливать пероксид натрия, полученный окислением металла, до окиси путем нагревания при 130–200°С с небольшими порциями металлического натрия в инертной атмосфере, увлажненной парами воды, а полученный таким образом оксид окислять до пероксида во вращающихся печах при 250–400°С. Полученный продукт содержит 96–98% Na2 O2 . Поскольку пероксид натрия весьма агрессивен по отношению к металлам, при его получении пользуются обычно реакторами из никелевых сплавов, покрытых графитом, и мешалками из циркония.
Пероксид натрия производят в значительных количествах. Применяют в основном для отбеливания хлопчатобумажных, льняных и шерстяных тканей, джутовых материалов. Широко используют для отбелки древесной массы – механической пульпы (молотой древесины), сульфатной и сульфитной пульпы, пульпы из старой бумаги и полухимической пульпы, а также вискозной массы, соломы и прочих материалов. В герметически закрытой таре пероксид натрия не подвержен разложению даже при продолжительном хранении. Сосуды с пероксидом натрия следует хранить в прохладном месте, вдалеке от воспламеняющихся материалов. Сам по себе пероксид натрия не воспламеняется, но огнеопасен при соприкосновении с органическими веществами, например деревом, маслом, бумагой или восстановителями в присутствии влаги [6].
Он употребляется для отбелки различных материалов (соломы, шелка, костей, шерсти и др.) и для изготовления противогазов, а также при подводных работах, в подводных лодках и т.п.
Применение пероксида натрия в последних случаях основано на процесс взаимодействия между пероксидом и двуокисью углерода:
Na2 + [O2 ]2– + CO2 = Na2 + CO3 2– + O2 . (14)
Выдыхаемый легкими углекислый газ поглощается с одновременным выделением газообразного кислорода. Последний снова может служить для дыхания [3].
1.7 Применение
Растворы пероксида водорода широко используются для отбеливания тканей и шерсти, соломы, перьев. Разлагая красящие вещества (пигменты), пероксид водорода не разрушает отбеливаемый материал. В медицине он используется как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство.
В агрохимических и почвенных лабораториях пероксид водорода используют для озоления образцов почвы или растительного материала. Концентрированный пероксид водорода в смеси с горючими материалами служит для изготовления взрывчатых составов[1].
В химической практике он применяется как окислитель, «не пачкающий» растворы продуктами восстановления, так как при этом получается только вода [7].
Практическое применение имеет в основном BaO2 (для получения H2 O2 , в органическом синтезе, в пиротехнике, для покрытия термоионных катодов). В меньшей степени применяют пероксид кальция (в хлебопечении, вулканизации бутилкаучука), пероксид стронция (в пиротехнике), гидратные формы пероксидов магния и цинка (в медицине) [2].
2. Экспериментальная часть
2.1 Приборы и реактивы
· Мерные колбы на 50 мл;
· Пробирка;
· Весы;
· Насыщенный раствор гидроксида натрия;