Надпероксид калия

Надпероксид калия
Общие
Систематическое наименование	Надпероксид калия
Традиционные названия	диоксид калия, супероксид калия
Химическая формула	KO2
Физические свойства
Молярная масса	71,10 г/моль
Плотность	2,158 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	535 °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	-280 кДж/моль
Структура
Кристаллическая структура	Тетрагональная сингония, ячейка типа CaC2

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

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

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

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 перекись 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

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 резерва 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: плавление
• Супероксид калия: свойства

Примечания

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

Соединения калия

Азид калия (KN₃) • Амид калия (KNH₂) • Ацесульфам (C₄H₄KNO₄S) • Ацетат калия (CH₃COOK) • Ацетиленид калия (K₂C₂) • Бензоат тригидрат калия (Брутто-формула:C₇H₁₁KO₅) • Бромат калия (KBrO₃) • Бромид калия (KBr) • Гексагидроксоплатинат(IV) калия (K₂[Pt(OH)₆]) • Гексагидроксостибат калия (K[Sb(OH)₆]) • Гексанитрокобальтат(III) калия (K₃[Co(NO₃)₆]) • Гексаоксибензол калия (C₆(OK)₆) • Гексафторогерманат калия (K₂[GeF₆]) • Гексафторокупрат(III) калия (K₃CuF₆) • Гексафторомолибдат(III) калия (K₃MoF₆) • Гексафтороплатинат(V) калия (K[PtF₆]) • Гексафторосиликат(IV) калия (K₂[SiF₆]) • Гексафторфосфат калия (KPF₆) • Гексахлоропалладат(IV) калия (K₂[PdCl₆]) • Гексахлороплатинат(IV) калия (K₂[PtCl₆]) • Гексахлоростаннат(IV) калия (K₂[SnCl₆]) • Гексахлорплатинат калия (K₂PtCl₆) • Гексацианоферрат(II) калия (K₄[Fe(CN)₆]) • Гексацианоферрат(II) тригидрат калия (K₄[Fe(CN)₆]•3H₂O) • Гексацианоферрат(III) калия (K₃[Fe(CN)₆]) • Гептафторониобат(V) калия (K₂[NbF₇]) • Гидрид калия (KH) • Гидрокарбонат калия (KHCO₃) • Гидроксид калия (KOH) • Гидроортофосфат калия (K₂HPO₄) • Гидросульфат калия (KHSO₄) • Гидросульфид калия (KHS) • Гидросульфит калия (KHSO₃) • Гидрофторид калия (KHF₂) • Дигидроарсенат калия (KH₂AsO₄) • Дигидроортофосфат калия (KH₂PO₄) • Динитрамид калия (KN(NO₂)₂) • Дисульфат калия (K₂S₂O₇) • Дисульфит калия (K₂S₂O₅) • Дисульфонатнитроксил калия ((KO₃S)₂NO) • Дитионат калия (K₂S₂O₆) • Дихлородиамминпалладий ([Pd(NH₃)₂]Cl₂) • Дихромат калия (K₂Cr₂O₇) • Дицианоаргентат(I) калия (K[Ag(СN)₂]) • Дицианоаурат(I) калия (K[Au(СN)₂]) • Иодат калия (KIO₃) • Иодид калия (KI) • Карбонат калия (K₂CO₃) • Манганат калия (K₂MnO₄) • Метаванадат калия (KVO₃) • Метасиликат калия (K₂SiO₃) • Метафосфат калия (KPO₃) • Надпероксид калия (KO₂ или K₂O₄) • Нитрат калия (KNO₃) • Нитрит калия (KNO₂) • Озонид калия (KO₃) • Оксалат калия (K₂C₂O₄) • Оксалат моногидрат калия (K₂C₂O₄•H₂O) • Оксид калия (K₂O) • Октахлоромолибдат калия (K₄Mo₂Cl₈) • Ортофосфат калия (K₃PO₄) • Пербромат калия (KBrO₄) • Периодат калия (KIO₄) • Перманганат калия (KMnO₄) • Пероксид калия (K₂O₂) • Пероксодикарбонат калия (К₂С₂О₆) • Пероксомоносульфат калия (K₂SO₅) • Пероксодисульфат калия (K₂S₂O₆(O₂)) • Перренат калия (KReO₄) • Перхлорат калия (KClO₄) • Полисульфиды калия (K₂S_n) • Политионаты калия (K₂S_nO₆) • Сегнетова соль (NaKC₄H₄O₆) • Соль Джонсона (K[I(I)₂]•H₂O) • Соль Цейзе (K[Pt(C₂H₄)Cl₃]•H₂O) • Сорбат калия (C₆H₇KO₂) • Сульфат гидрат калия-гадолиния • Сульфат гидрат калия-кальция (K₂Ca(SO₄)₂•H₂O) • Сульфат калия (K₂SO₄) • Сульфат калия-кальция (K₂Ca(SO₄)₂) • Сульфат хрома(III)-калия (KCr(SO₄)₂) Сульфид калия (K₂S) • Сульфит дигидрат калия (K₂SO₃•2H₂O) • Сульфит калия (K₂SO₃) • Тетрагидроалюминат калия (KAlH₄) • Тетрагидроксодиоксоосмат(VI) калия (K₂[OsO₂(OH)₄]) • Тетрагидроортотеллурат калия (K₂H₄TeO₆) • Тетраиодомеркурат(II) калия (K₂[HgI₄]) • Тетранитроплатинат(II) калия (K₂[Pt(NO₂)₄]) • Тетраоксорутенат(VI) калия (K₂RuO₄) • Тетрапероксохромат(V) калия (K₃CrO₈) • Тетрасиликат калия (K₂Si₄O₉•H₂O) • Тетрахлоромолибдат(III) калия (KMoCl₄) • Тетрахлоропалладат(II) калия (K₂[PdCl₄]) • Тетрахлороплатинат(II) калия (K₂[PtCl₄]) • Тетрахлороферрат(III) калия (K[FeCl₄]) • Тетрахлорплатинат калия (K₂PtCl₄) • Тетрацианоникколат(II) калия (K₂[Ni(CN)₄]) • Тетрацианоплатинат(II) калия (K₂[Pt(CN)₄]) • Тиосульфат калия (K₂SO₃S) • Тиоцианат калия (KSCN) • Феррат калия (K₂FeO₄) • Феррооксалат калия (K₃[Fe(C₂O₄)₃]) • Формиат калия (HCOOK) Фталимид калия • Фторид калия (KF) • Фторсульфит калия (KSO₂F) • Хлорат калия (KClO₃) • Хлорид калия (KCl) • Хлорид-триэтилалюминий калия ((C₂H₅)₃Al•KCl) • Хромат калия (K₂CrO₄) • Хромит калия (KCrO₂) • Цианат калия (KOCN) • Цианид калия (KCN) • Цианоаурат калия (K[Au(CN)₂] • Этилксантогенат калия (C₂H₅OC(S)SK) •