Przeczytaj
Reakcje z udziałem ponadtlenków
Ponadtlenki są to związki nieorganiczne o budowie jonowej, w których występuje jednowartościowy anion ponadtlenkowy . W stanie wolnym ponadtlenki znane są tylko dla pierwiastków niektórych litowców, np. potasu () czy rubidu (). Otrzymuje się je na drodze spalania, w odpowiednich warunkach metalu litowca w powietrzu lub atmosferze tlenu.
Pod wpływem wody ulegają reakcji dysproporcjonowaniadysproporcjonowania.
Nadtlenek wodoru ulega dalszemu rozkładowi na wodę i tlen, co daje sumarycznie reakcję:
Ponadtlenki wykazują silne działanie utleniające, dlatego też Rosyjska Agencja Kosmiczna z powodzeniem wykorzystała nadtlenek potasu w chemicznych generatorach tlenu i statkach kosmicznych. Nadtlenek potasu, który jest źródłem tlenu, jednocześnie umożliwia ograniczenie w otoczeniu, z wytworzeniem cząsteczek tlenu.
Wysokie stężenie w powietrzu uniemożliwia usuwanie tego gazu z organizmu podczas oddychania, co może doprowadzić do podwyższenia ciśnienia parcjalnego tlenku węgla(IV) we krwi, przez co gaz ten może być szkodliwy dla zdrowia, a nawet zabójczy.
Nadtlenek potasu wykorzystywany był również w aparatach tlenowych podczas gaszenia pożarów i w ratownictwie górskim. Można go także użyć w aparatach do nurkowania, jednak w tym obszarze ma ograniczone zastosowanie, spowodowane niebezpieczną, wybuchową reakcją z wodą.
Ponadtlenki są związkami wysoce reaktywnymi oraz mało stabilnymi. Ze względu na swoją reaktywność, wykorzystywane są przy remediacjiremediacji zanieczyszczeń w środowisku. Rozkładają one niebezpieczne związki chemiczne (np. halogenopochodne węglowodorów aromatycznych) do mniej szkodliwych, obojętnych środowisku związków (np. tlenek węgla(IV)). Ze względu na wysoką reaktywność, wymagane jest tworzenie ponadtlenków „in‑situin‑situ”. Najpowszechniej używane są do tego procesu nanocząstki żelaza oraz ich pochodne.
Ponadtlenki z sukcesem rozkładają heksachlorobenzen, o wzorze sumarycznym – trujący związek chemiczny, niebezpieczny dla ludzi, jak i środowiska – do anionów chlorkowych oraz tlenku węgla(IV).
Ponadtlenki wykorzystywane są również do produkcji baterii z możliwością ponownego ładowania, działające w temperaturze pokojowej. Baterie te nazywane są bateriami alkaliczno‑tlenowymi.
Podczas rozładowania, metal utlenia się do kationu , a elektron jest przenoszony do obwodu zewnętrznego. W ten sposób powstaje prąd zasilający. Na katodzie zachodzi redukcja tlenu do postaci anionu ponadtlenkowego , który może tworzyć ponadtlenek metalu alkalicznego () w obecności kationów . W przypadku ładowania, zachodzą procesy odwrotne.
Podsumowując, ponadtlenki odgrywają istotną rolę w chemii. Służą jako reagenty w syntezie organicznej, są rezerwuarami tlenu oraz odczynnikami mającymi potencjalne zastosowanie przy remediacji środowiska.
Słownik
szczególny przypadek reakcji redoks, w której atomy danego pierwiastka na tym samym stopniu utlenienia pełnią jednocześnie rolę reduktora i utleniacza; w reakcji tej substrat ulega przemianie do dwóch różnych produktów, z których w jednym dany pierwiastek występuje na niższym stopniu utlenienia niż w substracie, a w drugim produkcie na wyższym stopniu utlenienia niż w substracie
działania zmierzające do usunięcia lub zmniejszenia ilości zanieczyszczeń gleby, wprowadzonych do niej w wyniku działalności człowieka
generowane bezpośrednio w miejscu reakcji
cząstki materii o wielkości do stu nanometrów
elektroda na której zachodzi proces utleniania
elektroda na której zachodzi proces redukcji
substancja, która w roztworze wodnym lub w stanie stopionym przewodzi prąd elektryczny
Bibliografia
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, t. 2, Warszawa 1997.
Encyklopedia PWN
Greenwood N, N., Earnshaw A., Chemistry of the Elements, Butterworth-Heinemann, 2nd edition, Oxford 1997, s. 730‑806, 808‑900.
Hartmann P., Bender C. L., Vračar M., Dürr A. K., Garsuch A., Janek J., Adelhelm P., A rechargeable room‑temperature sodium superoxide () battery, Nature Materials, 2013, 12, 3, s. 228–232
Hayyan M., Hashim M. A., AINashef., Superoxide Ion: Generation and Chemical Implications, Chemical Reviews, 2016, 116, 5, s. 3029‑3085.
Tosco T., Papini M. P., Viggi C. C., Sethi R., Nanoscale zerovalent iron particles for groundwater remediation: A review, Journal of cleaner production, 2014, 77, s. 10‑21.
Trzebiatowski W., Chemia nieorganiczna, wyd. 8, Warszawa 1978.