Надпероксид калия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Надпероксид калия
Надпероксид калия
Общие
Систематическое
наименование
Надпероксид калия
Традиционные названия диоксид калия, супероксид калия
Хим. формула KO2
Физические свойства
Молярная масса 71,10 г/моль
Плотность 2,158 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 535 °C
Энтальпия образования -280 кДж/моль
Структура
Кристаллическая структура Тетрагональная сингония, ячейка типа CaC2
Классификация
Рег. номер CAS 12030-88-5
PubChem 61541
SMILES
RTECS TT6053000
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иначе.

Надперокси́д ка́лия (диоксид калия, супероксид калия; KO2) — неорганическое вещество 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 Hg) — 350—415 °C. Гигроскопичен, поглощает из воздуха водяные пары и углекислый газ. Реагирует с водой и этанолом. Плотность 2,158 г/см³.

Получение[править | править вики-текст]

Простой способ получения состоит в сгорании калия в чистом кислороде:

\mathsf{K + O_2 \ \xrightarrow{\ \ }\ KO_2}

при этом продукт загрязнён примесью K2O2

К экзотическим можно отнести способ окисления кислородом раствора калия в жидком аммиаке при ≈ —50°C:

\mathsf{K \ \xrightarrow{O_2}\ K_2O_2 \ \xrightarrow{O_2, \tau^oC}\ KO_2}

при этом состав зависит от температуры проведения реакции — чем она выше, тем большая степень окисления.

Физические свойства[править | править вики-текст]

Оранжево-жёлтые кристаллы, тетрагональной сингонии, пространственная группа I 4/mmm, a = 0,570 нм, c = 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 O2-, что соответствует формуле KO2[1].

Химические свойства[править | править вики-текст]

Надпероксид калия неустойчив и при нагревании в вакууме отщепляет кислород:

\mathsf{KO_2 \ \xrightarrow{\ 290^oC }\ K_2O_2 \ \xrightarrow{\ 530^oC }\ K_2O}

Вода разлагает надпероксид калия с выделением кислорода:

\mathsf{4KO_2 + 2H_2O \ \xrightarrow{\ \ }\ 4KOH + 3O_2\uparrow}

Разбавленные кислоты разлагают надпероксид калия на пероксид водорода и кислород:

\mathsf{2KO_2 + 2HCl \ \xrightarrow{\ \ }\ 2KCl + H_2O_2 + O_2\uparrow}

С концентрированной серной кислотой выделяется озон:

\mathsf{2KO_2 + H_2SO_4 \ \xrightarrow{\ \ }\ K_2SO_4 + H_2O + O_3\uparrow}

Надпероксид калия является сильным окислителем:

\mathsf{2KO_2 + S \ \xrightarrow{\ \ }\ K_2SO_4}
\mathsf{4KO_2 + 3C \ \xrightarrow{\ \ }\ 2K_2CO_3 + CO_2\uparrow}
\mathsf{2KO_2 + 2H_3N \ \xrightarrow{\ \ }\ 2KOH + 2H_2O + N_2\uparrow}

Наиболее важной, в практическом применении, является реакция с углекислым газом:

\mathsf{4KO_2 + 2CO_2 \ \xrightarrow{\ H_2O }\ 2K_2CO_3 + 3O_2\uparrow}

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[править | править вики-текст]

Промышленность[править | править вики-текст]

Надпероксид калия используется в химической промышленности как мощный окислитель, а также для удаления следов углекислого газа CO2 и воды H2O.

Космонавтика и системы жизнеобеспечения[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Также применяется в качестве резерва на подлодках и субмаринах (например, на минисубмарине «Приз»).

Биология[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Реми Г. Курс неорганической химии. — М.: Изд. иностр. лит., 1963. — 921 с.