简介
超氧离子的路易斯结构式。
电荷用红色表示,氧原子的六个外层电子用黑点表示。
两个氧原子共用一对电子,其中一个氧原子有一个未成对电子。
超氧化物是含有超氧离子(超氧根离子,O2)的一类化合物,是氧气分子的单电子还原产物,广泛存在于自然界中。
超氧离子是一个自由基,一个氧原子带有一个未成对电子,与氧气分子一样呈顺磁性。
超氧化物中,氧的氧化态为-1/2,O2的O-O键长为1.33(氧气中为1.21,O2中为1.49)。
按O-O键级排序,O2中键级为2,O2中键级为1.5,O2中的键级为1。
碱金属超氧化物CsO2、RbO2、KO2可由金属与氧气直接反应制备,NaO2的制备则需过氧化钠与氧气加压反应,单质直接反应得到的超氧化钠约占10%。
它们都是橙黄色的稳定固体,与水迅速反应歧化。
反应中的O2为强布朗斯特碱,先与质子反应生成超氧酸(HO2,pKa约为4.88)。
2O2+2H2O→O2+H2O2+2OH
制备超氧化物的方法
氧气低温氧化金属的液氨溶液。
超氧化锂就可通过此法制得。
通过碱金属氢过氧化物的过氧化氢合物分解制得,如2NaOOH·H2O2及相应的钾化合物分解可分别得到NaO2和KO2。
碱土金属中,钡和钙的超氧化物Ba(O2)2、Ca(O2)2也已制得。
Mg、Zn、Cd的超氧化物仅以很小浓度,以固溶体的形式存在于相应的过氧化物中。
固态超氧化物加热时分解,与二氧化碳反应经由过氧碳酸盐中间体,最终得到氧气和碳酸盐。
超氧化钾可用作空间飞船和潜艇中的供氧剂。
2NaO2→Na2O2+O2
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