Синтез Na2O2 (пероксида натрия) (166603)

Посмотреть архив целиком

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ












Курсовая работа по неорганической химии



"СИНТЕЗ Na2O2"












Красноярск 2008


Введение


В повседневной жизни пероксиды очень важны для человека. Пероксид водорода, например, широко используется для отбеливания тканей и шерсти, соломы, перьев. Разлагая красящие вещества (пигменты), он не разрушает отбеливаемый материал. В медицине H2O2 используется как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство [1].

Большое практическое применение также имеют пероксиды щелочноземельных металлов, например, BaO2 (для получения H2O2, 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].

Целью этой работы было синтезирование пероксида водорода по реакции:


2NaOH + H2O2 = Na2O2 + 2H2O. (1)


Пероксид натрия употребляется для отбелки различных материалов (соломы, шелка, костей, шерсти) и для изготовления противогазов, а также при подводных работах, в подводных лодках.

Применение пероксида натрия в последних случаях основано на процессе взаимодействия между пероксидом и двуокисью углерода, [3]:


Na2+O22– + CO2 = Na2+CO32– + O2. (2)




1. Литературная часть


1.1 Общая характеристика пероксидов


Пероксидами называют кислородные соединения, содержащие ион кислорода, не полностью восстановленный, в виде [O2]2–, 4]2– или 2][3].

Соединения, содержащие в своем составе пероксогруппу (ОО)2– и называемые пероксосоединениями, рассматривают как производные пероксида водорода и делят на два больших вида: простые и комплексные. К простым пероксосоединениям относятся соединения, называемые пероксидами, в которых пероксогруппа соединена с ионом или атомом металла ионной или атомной связью. Эти соединения могут быть образованы всеми металлами IА-, IIА – (за исключением бериллия) и II В-группы периодической системы Д.И. Менделеева. По мере увеличения электроотрицательности металла (от щелочных и щелочно-земельных металлов к таким d-металлам, как ртуть) ионный характер связи в пероксидах изменяется на ковалентный [4].

Кроме пероксидов формулы Me2[O2], для калия, рубидия и цезия имеются еще пероксиды типа Me2[O3] и Me2[O4]. Пероксиды типа Me2[O4] имеют строение Me2+[[O2]2–O2]2–, т.е. молекулярный кислород в этих соединениях находится в комплексе с ионом кислорода [O2]2–: [[O2]2–O2]2 – [3].

К комплексным пероксосоединениям относятся соединения, в которых пероксогруппа является лигандом. Такие соединения образуют элементы III и последующих групп периодической системы.

Комплексные пероксогруппы принято делить на пять групп. Первая из них – это пероксокислоты и их соли общего состава [Эп22–)xLy]z, в которых один или несколько пероксид-ионов входят в комплексный ион, играя роль либо монодентатного лиганда (Э–О–О), либо бидентатного лиганда (О–О), либо мостикового лиганда (Э–О–О–Э) с образованием многоядерного комплекса, где Э – элемент-комплексообразователь и L – лиганды, к которым относится и О2–.

К этой группе соединений относятся многочисленные пероксокислоты, образованные серой. Известна пероксомоносерная кислота (кислота Каро) состава H2SO5. Лигандная пероксогруппа в комплексах играет роль мостиковой связи предпочтительнее между атомами неметаллов. Это имеет место, в частности, в пероксодисерной кислоте состава H2S2O8 – белом кристаллическом легкоплавком веществе.

Вторую группу пероксидных комплексов образуют соединения, содержащие пероксогруппу в составе комплексного катиона или комплексной молекулы и потому не являющиеся пероксокислотами или их солями. Состав таких комплексов может быть выражен формулой: [Эn(O2)x Ly]z.

Третью, четвертую и пятую группы пероксидных комплексных соединений образуют пероксиды, содержащие, соответственно, либо кристаллизованную воду (например, кристаллогидраты: Na2O2×8H2O и CaO2×8H2O), либо кристаллизационный пероксид водорода (например, кристаллопероксогидраты: Na2O2×4H2O2, 2Na2СO3×3H2O2 и CaO2×2H2O2), либо и то и другое (например, кристаллогидраты – пероксогидраты: Na2O2×2H2O2×4H2O и Na3 PO4×2H2O2×4H2O) [4].

Характерным свойством перекисных соединений, как простых, так и комплексных, является способность образовывать пероксид водорода при взаимодействии с разбавленными растворами кислот, а также выделять кислород в активной форме при термическом разложении или действии воды и других химических агентов. Другие соединения, которые могут быть источником кислорода, как, например, нитраты, хлораты, перхлораты, перманганаты и некоторые оксиды, не выделяют пероксид водорода при действии воды. Кислород они выделяют только при нагревании и в присутствии катализаторов [5].



1.2 Получение пероксидов


Все простые пероксосоединения могут быть получены обменной реакцией между H2O2 и гидроксидом нужного металла.

Высокая реакционная способность щелочных металлов (за исключением лития) по отношению к кислороду позволяет синтезировать их пероксиды непосредственным окислением металла кислородом при атмосферном давлении. Эта способность обусловлена тем, что Na, K, Rb и Cs, в отличии от других металлов, обладают наибольшими значениями атомного радиуса и наименьшими значениями энергии ионизации. Литий же этими свойствами не обладает, и синтез пероксида лития осуществим лишь взаимодействием гидроксида с растворами H2O2 [2].

Лабораторные способы получения пероксидов сводятся к окислению избытком кислорода растворов металлов в жидком аммиаке или же к непосредственному сжиганию их при температуре около 300–400 ºС, причем образуются не только пероксиды типа Me2O2, но у калия, рубидия и цезия – типа Me2O4.

Пероксид лития в чистом виде добывают из кристаллического соединения Li2O2×H2O2×3H2O, высушивая его над P2O5 или H2SO4 в эксикаторе. Самое соединение Li2O2×H2O2×3H2O выкристаллизовывается из спиртового раствора смеси Li(OH) и H2O2.

Для натрия известен гидрат состава Na2O2×8H2O образующийся при взаимодействии Na2O2 с водой при сильном охлаждении. Кроме упомянутого соединения, может быть получен и гидрат состава Na2O2×2H2O2×4H2O, легко теряющий воду при высушивании в эксикаторе.

Пероксид бария BaO2 получают окислением BaO в токе кислорода при 500–520ºС, пероксидные соединения других элементов этой группы – взаимодействием соответствующих гидроксидов с растворами H2O2 [3].



1.3 Физические и химические свойства пероксидов


Пероксиды щелочных металлов представляют собой твердые кристаллические вещества различного цвета: пероксид лития – белого, натрия – слабо-желтого, калия – розового, рубидия и цезия, по-видимому, тоже розового цвета.

Пероксиды типа Me2[O3] окрашены в различные оттенки коричневого цвета. Их температура плавления несколько ниже температур плавления соответствующих пероксидов типа Me2[O2], но также повышаются от калия к цезию (таблица-1):


Таблица 1. Температуры плавления пероксидов типа Me2[O3]


K2O3

Rb2O3

Cs2O3

Т. пл., ºС

430

489

502


Температура плавления пероксидов в подгруппе повышается с увеличением порядкового номера (таблица-2):


Таблица 2. Температура плавления пероксидов типа Me2[O2]


Li2O2

Na2O2

K2O2

Rb2O2

Cs2O2

Fr2O2

Т. пл., ºС

430

460

490

590

600


Температура плавления пероксидов типа Me2[O4] также соответственно несколько ниже температур плавления пероксидов типа Me2[O3] и в том же направлении повышаются (таблица-3):


Таблица 3. Температура плавления пероксидов типа Me2[O4]


K2O4

Rb2O4

Cs2O4

Т. пл., ºС

380

412

515


Цвет K2O4 оранжевый, Rb2O4 темно-коричневый, Cs2O4 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:



Случайные файлы

Файл
28034-1.rtf
47894.rtf
144142.rtf
70598.rtf
182747.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.