Litowce są bardzo reaktywnymi metalami. Ze względu na położenie w układzie okresowym, są reduktorami – w reakcjach chemicznych oddają swój jedyny elektron walencyjny, przechodząc na $+\text{I}$ stopień utlenienia. Niska elektroujemność litowców sprawia, że typowe ich związki wykazują charakter jonowy.

Wysoka reaktywność litowców znajduje potwierdzenie w produktach reakcji tych metali z tlenem – na powietrzu pokrywają się szybko warstwą tlenku (lit), nadtlenkunadtleneknadtlenku (sód) lub ponadtlenkuponadtlenekponadtlenku (od potasu do cezu). Jon ponadtlenkowy ${{\text{O}}_2}^{-}$ powstaje w wyniku redukcji cząsteczki tlenu jednym elektronem. Do litowców zalicza się lit, sód, potas, rubid, cez i frans.

Otrzymany jon ponadtlenkowy posiada nieparzystą liczbę elektronów walencyjnych – $13$ – co powoduje, że jest rodnikiem. Struktura elektronowa tego jonu może zostać opisana jako hybryda rezonansowa dwóch struktur, przedstawionych na poniższym rysunku:

R74qBZLzemKU9

Ilustracja przedstawiająca dwie struktury rezonansowe jonu ponadtlenkowego. Pierwsza zbudowana jest z dwóch połączonych ze sobą za pomocą wiązania pojedynczego atomów tlenu, z których pierwszy posiada dwie wolne pary elektronowe oraz jeden niesparowany elektron zaznaczony jako kropka, zaś drugi atom tlenu posiada trzy wolne pary elektronowe i obdarzony jest ładunkiem ujemnym, co zostało zaznaczone jako znak minus znajdujący się w kółku. Strzałka z dwoma grotami, jednym skierowanym w prawo, zaś drugim skierowanym w lewo. Za strzałką druga struktura rezonansowa zbudowana z atomu tlenu posiadającego trzy wolne pary elektronowe, zaznaczone jako trzy kreski, a zatem obdarzonego ładunkiem ujemnym. Atom ten łączy się za pomocą wiązania pojedynczego z drugim atomem tlenu, który to posiada dwie pary elektronowe oraz jeden niesparowany elektron.

Długość wiązania łączącego obydwa atomy tlenu w jonie ponadtlenkowym wynosi $126 \text{pm}$ (pikometrów, $1 \text{pm}={10}^{-12} \text{m}$). Jest to wartość pośrednia między długością wiązania podwójnego w cząsteczce ${\text{O}}_2$ a długością pojedynczego wiązania w jonie nadtlenkowym ${\text{O}}_2^{2-}$:

Na podstawie wzoru elektronowego oraz długości wiązań można określić wiązanie w jonie ponadtlenkowym, jako wykazujące charakter pośredni między wiązaniem pojedynczym a podwójnym.

Znane są ponadtlenki litowców i berylowców. Spośród nich wyróżniamy żółty ${\text{KO}}_2$, brązowy ${\text{RbO}}_2$ oraz żółtozielony $\text{Ba}{\left({\text{O}}_2\right)}_2$. Ponadtlenki cięższych litowców i berylowców są trwalsze od odpowiedników dla lżejszych pierwiastków – np. ponadtlenek sodu ulega rozkładowi w temperaturze powyżej $100°\text{C}$, ponadtlenek magnezu jest stabilny poniżej $-10°\text{C}$, natomiast ponadtlenku litu nie udało się otrzymać.

Oprócz litowców i berylowców znane są także ponadtlenki czwartorzędowych soli amoniowych – ponadtlenek tetrametyloamoniowy oraz ponadtlenek tetraeetyloamoniowy. Posiadają one niską temperaturę topnienia oraz są barwne.

Ze względu na swoje silnie utleniające właściwości, znalazły zastosowanie m.in. jako źródło tlenu na okrętach podwodnych. W reakcji z wodą następuje wydzielenie tlenu:

Powstający nadtlenek wodoru ulega rozkładowi, z wydzieleniem tlenu w środowisku zasadowym:

A to sumarycznie daje równanie:

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1997 i wyd. następne.