過氧化鈉
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過氧化鈉化學式為Na2O2,又稱二氧化鈉或雙氧化鈉,是鈉在過量氧氣中燃燒的產物。[6]它是一種過氧化物,水合物和過氧水合物包括 Na2O2·2H2O2·4H2O、Na2O2·2H2O、Na2O2·2H2O2和Na2O2·8H2O。[7]
過氧化鈉 | |
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英文名 | Sodium peroxide |
別名 | 二氧化二鈉 |
識別 | |
CAS號 | 1313-60-6 |
PubChem | 14803 |
ChemSpider | 14119 |
SMILES |
|
UN編號 | 1504 |
EINECS | 215-209-4 |
RTECS | WD3450000 |
性質 | |
化學式 | Na2O2 |
摩爾質量 | 77.98 g·mol−1 |
外觀 | 白色至黃色粉末[1][2] |
密度 | 2.805 g/cm3[2][1] |
熔點 | 675 °C[3] 660 °C[1][2] |
溶解性(水) | 反應[1] |
結構 | |
晶體結構 | 六方[4] |
熱力學 | |
ΔfHm⦵298K | −515 kJ·mol−1[5] |
S⦵298K | 95 J/(mol·K)[5] |
熱容 | 89.37 J/(mol·K) |
危險性 | |
警示術語 | R:R7-R14-R26/27/28-R29-R41 |
安全術語 | S:S7/8-S37/39 |
MSDS | 英文MSDS |
主要危害 | 強氧化性、與水反應 |
NFPA 704 | |
相關物質 | |
其他陽離子 | 過氧化氫、過氧化鋰 過氧化鈣 |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
物理性質
在常溫下,純品過氧化鈉為白色,但一般見到的過氧化鈉呈淡黃色(混有超氧化鈉的緣故)。它是六方晶系的[4],在512 °C下轉變成結構未知的同質異形體。[8]繼續加熱到沸點657 °C時,過氧化鈉會分解成Na2O,並放出O2。[9]過氧化鈉易變質,應密封保存。過氧化鈉對人有強烈的腐蝕性,與易燃物接觸易引起火災,在高溫下甚至會發生爆炸。過氧化鈉着火不能用水撲滅,必須用沙土或鹽蓋滅。
製取
過氧化鈉可以通過金屬鈉與氧氣在130–200 C下的反應大規模製備。該反應會產生氧化鈉,之後吸收氧氣氧化成過氧化鈉:[8][10]
- 4 Na + O2 → 2 Na2O
- 2 Na2O + O2 → 2 Na2O2
過氧化鈉的八水合物可以通過過氧化氫與氫氧化鈉的反應製取,化學方程式為:[11]
化學性質
過氧化鈉是強氧化劑,可以與多種金屬單質以及非金屬化合物發生反應。
實際的反應是過氧化鈉首先和水反應生成氫氧化鈉和雙氧水,反應的方程式:
Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂
2H₂O₂ = 2 H₂O + O₂↑
這是一個放熱反應,又由於生成物中含有氧氣,因此極易引起可燃物的燃燒和爆炸。
注意:若把過氧化鈉加入滴有酚酞的水中,溶液會先變紅後褪色。因為反應產生的氫氧化鈉使酚酞試液變紅,同時,過氧化鈉與水反應生成了具有漂白性的過氧化氫。
過氧化鈉與稀硫酸反應,生成硫酸鈉(Na2SO4)、水和氧氣:
可以把過氧化鈉溶解在低溫的硫酸中,然後減壓蒸餾即可得到過氧化氫(H2O2):
類似的還有與鹽酸的反應:
在鹼性環境中,過氧化鈉可以把化合物中+3價的砷(As)氧化成+5價,把+3價的鉻(Cr)氧化成+6價。利用這個反應可以將某些岩石礦物中的+3價鉻除去,方法為:在600~700攝氏度的高溫下用過氧化鈉將鐵礦中的3價鉻氧化成Na2CrO4,而Na2CrO4可以用水溶掉:
另外,過氧化鈉可以將鐵單質氧化成含FeO42−的鐵酸鹽,還可以在一般條件下將有機物氧化成乙醇和碳酸鹽,也可以與硫化物和氯化物發生劇烈反應。
用途
由於過氧化鈉具有強氧化性,因此可以用來漂白織物、麥杆、羽毛等,也可用做除臭劑或消毒劑。在分析化學上用於處理礦樣。由於它和二氧化碳反應放出氧氣,因此可以用來在潛水艇等缺少氧氣的環境中提供供人呼吸的氧氣。
參考文獻
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Record of Natriumperoxid in the GESTIS Substance Database from the IFA
- ^ 2.0 2.1 2.2 Entry on Natriumperoxid. at: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, retrieved 2017-01-30.
- ^ E. Wiberg, N. Wiberg, A.F. Holleman: Anorganische Chemie. 103. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin/ Boston 2017, ISBN 978-3-11-026932-1, S. 602, (abgerufen über De Gruyter Online).
- ^ 4.0 4.1 Tallman, R. L.; Margrave, J. L.; Bailey, S. W. The Crystal Structure Of Sodium Peroxide. J. Am. Chem. Soc. 1957, 79 (11): 2979–80. doi:10.1021/ja01568a087.
- ^ 5.0 5.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed.. Houghton Mifflin Company. 2009: A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon. 1984: 98. ISBN 0-08-022057-6.
- ^ Harald Jakob, Stefan Leininger, Thomas Lehmann, Sylvia Jacobi, Sven Gutewort. "Peroxo Compounds, Inorganic". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a19_177.pub2.
- ^ 8.0 8.1 Macintyre, J. E., ed. Dictionary of Inorganic Compounds, Chapman & Hall: 1992.
- ^ Lewis, R. J. Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, 10th ed., John Wiley & Sons, Inc.: 2000.
- ^ 10.0 10.1 E. Dönges "Lithium and Sodium Peroxides" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 979.
- ^ R. A. Penneman. Potassium Sodium Peroxide 8-Hydrate. Inorg. Synth. 1950, 3: 1–4. doi:10.1002/9780470132340.ch1.