Надпероксид калия

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Надперокси́д ка́лия (диоксид калия, супероксид калия; KO₂) — неорганическое соединение жёлтого цвета, которое образуется в результате сгорания расплавленного калия в чистом кислороде. Используется наряду с надпероксидом натрия во многих системах жизнеобеспечения, в кислородных масках на пассажирских самолётах, а также в изолирующих противогазах. Молекулярная масса 71,10. Температура плавления при нормальном атмосферном давлении Шаблон:Nobr, в вакууме (Шаблон:Nobr) Шаблон:Nobr. Гигроскопичен, поглощает из воздуха водяные пары и углекислый газ, выделяет кислород, реагируя с углекислым газом. Реагирует с водой и этанолом. Плотность Шаблон:Nobr. Реакция с водой очень бурная, экзотермическая, может происходить со взрывом, поэтому недопустим контакт вещества или изделий, содержащих его (регенеративные патроны) с водой.

Получение

Простой способ получения состоит в сгорании калия в чистом кислороде:

$𝖪\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

При этом продукт загрязнён примесью K₂O₂.

К экзотическим можно отнести способ окисления кислородом раствора калия в жидком аммиаке при Шаблон:Nobr:

$𝖪\stackrel{O_2}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{O_2,{\tau }^{o}C}{\to }𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

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

Физические свойства

Оранжево-жёлтые кристаллы Шаблон:Крист, 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 OШаблон:Sub sup, что соответствует формуле KO₂.

Химические свойства

Надпероксид калия неустойчив и при нагревании в вакууме отщепляет кислород:

$𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{290^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{530^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Вода разлагает надпероксид калия с выделением кислорода:

$\mathrm{𝟤}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖪𝖮𝖧\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Разбавленные кислоты разлагают надпероксид калия на пероксид водорода и кислород:

$\mathrm{𝟤}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

С концентрированной серной кислотой выделяется озон:

$\mathrm{𝟤}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }$

Надпероксид калия является сильным окислителем:

$\mathrm{𝟤}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖲\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

$\mathrm{𝟦}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

$\mathrm{𝟤}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖪𝖮𝖧\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

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

$\mathrm{𝟦}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{H_{2}O}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

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

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

• Калий
• Оксид калия
• Пероксид калия
• Озонид калия
• Кислород

Ссылки

• Superoxide chemistry by Donald T.Sawyer
• Статья: Реакция супероксида калия с морской водой
• Супероксид калия: плавлениеШаблон:Недоступная ссылка