Надпероксид калия
Надпероксид калия | |
---|---|
Общие | |
Систематическое наименование |
Надпероксид калия |
Традиционные названия | диоксид калия, супероксид калия, гипероксид калия, надперекись калия |
Хим. формула | KO2 |
Физические свойства | |
Молярная масса | 71,10 г/моль |
Плотность | 2,158 г/см³ |
Термические свойства | |
Температура | |
• плавления | 535 °C |
Энтальпия | |
• образования | −280 кДж/моль |
Структура | |
Кристаллическая структура | Тетрагональная сингония, ячейка типа CaC2 |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. |
Надперокси́д ка́лия (диоксид калия, супероксид калия; KO2) — неорганическое соединение жёлтого цвета, которое образуется в результате сгорания расплавленного калия в чистом кислороде. Используется во многих системах жизнеобеспечения. Молекулярный вес 71,10. Температура плавления при нормальном атмосферном давлении 490—530 °C, в вакууме (1—2 мм рт. ст.) 350—415 °C. Гигроскопичен, поглощает из воздуха водяные пары и углекислый газ. Реагирует с водой и этанолом. Плотность 2,158 г/см³.
Получение
Простой способ получения состоит в сгорании калия в чистом кислороде:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{K + O_2 \ \xrightarrow{\ \ }\ KO_2} }[/math]
При этом продукт загрязнён примесью K2O2.
К экзотическим можно отнести способ окисления кислородом раствора калия в жидком аммиаке при ≈ −50 °C:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{K \ \xrightarrow{O_2}\ K_2O_2 \ \xrightarrow{O_2, \tau^oC}\ KO_2} }[/math]
при этом состав зависит от температуры проведения реакции — чем она выше, тем большая степень окисления.
Физические свойства
Оранжево-жёлтые кристаллы тетрагональной сингонии, пространственная группа I 4/mmm, параметры ячейки a = 0,570 нм, b = 0,672 нм, Z = 4, упаковка типа CaC2.
Температура плавления 535 °C под избыточным давлением кислорода.
Раньше надпероксиду калия приписывали формулу K2O4, однако рентгенографические исследования структуры показали, что вещество состоит из ионов K+ и O−
2, что соответствует формуле KO2[1].
Химические свойства
Надпероксид калия неустойчив и при нагревании в вакууме отщепляет кислород:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{KO_2 \ \xrightarrow{\ 290^oC }\ K_2O_2 \ \xrightarrow{\ 530^oC }\ K_2O} }[/math]
Вода разлагает надпероксид калия с выделением кислорода:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2KO_2 + 2H_2O \ \xrightarrow{\ \ }\ 2KOH + H_2O_2 + O_2\uparrow} }[/math]
Разбавленные кислоты разлагают надпероксид калия на пероксид водорода и кислород:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2KO_2 + 2HCl \ \xrightarrow{\ \ }\ 2KCl + H_2O_2 + O_2\uparrow} }[/math]
С концентрированной серной кислотой выделяется озон:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2KO_2 + H_2SO_4 \ \xrightarrow{\ \ }\ K_2SO_4 + H_2O + O_3\uparrow} }[/math]
Надпероксид калия является сильным окислителем:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2KO_2 + S \ \xrightarrow{\ \ }\ K_2SO_4} }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{4KO_2 + 3C \ \xrightarrow{\ \ }\ 2K_2CO_3 + CO_2\uparrow} }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2KO_2 + 2NH_3 \ \xrightarrow{\ \ }\ 2KOH + 2H_2O + N_2\uparrow} }[/math]
Наиболее важной, в практическом применении, является реакция с углекислым газом:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{4KO_2 + 2CO_2 \ \xrightarrow{\ H_2O }\ 2K_2CO_3 + 3O_2\uparrow} }[/math]
Эта реакция используется в изолирующих противогазах для очистки выдыхаемого воздуха.
С помощью краун-эфиров надпероксид калия удалось растворить в органических растворителях и использовать для окисления органических веществ.
Применение
Промышленность
Надпероксид калия используется в химической промышленности как мощный окислитель, а также для удаления следов углекислого газа CO2 и воды H2O.
Космонавтика и системы жизнеобеспечения
Надпероксид калия применяется в российской космонавтике в качестве источника кислорода и поглотителя углекислого газа. В частности он применяется на российских космических кораблях «Союз» и в специальных костюмах для выхода в открытый космос. Используется также в средствах химзащиты для автономной генерации кислорода и во многих системах жизнеобеспечения (например, в аппаратах для глубоководного погружения, шахтных самоспасателях). Килограмм надпероксида калия может поглотить 0,309 кг CO2 с выделением 0,38 кг кислорода.
Подводные лодки
Также применяется в качестве резервного источника кислорода и поглотителя углекислого газа на подлодках и субмаринах (например, на минисубмарине «Приз»).
Биология
В результате реакции надпероксида калия с водой выделяется кислород. Однако промежуточным продуктом этой реакции в воде является супероксидный радикал — начальный компонент клеточного оксидативного стресса, поэтому надпероксид калия может использоваться в качестве неферментативного источника надпероксида (в отличие от ферментативного образования надпероксида, катализируемого, например ксантиноксидазой) для модельного оксидативного стресса.
См. также
Ссылки
- Superoxide chemistry by Donald T.Sawyer
- Статья: Реакция супероксида калия с морской водой
- Супероксид калия: плавление (недоступная ссылка)
Примечания
- ↑ Реми Г. Курс неорганической химии. — М.: Изд. иностр. лит., 1963. — 921 с.