超氧化鈉

超氧化鈉（sodium superoxide），無機化合物，化學式NaO_2。是一種淺黃色（或橙黃色）的固體，含有超氧離子O₂^-。超氧化鈉為食鹽的晶體結構，可由過氧化鈉與氧氣在加壓情況下反應製備。超氧化鈉中的超氧根離子在反鍵軌道上有一個單電子，不穩定，且呈順磁性。它與水迅速反應生成過氧化氫、氫氧化鈉和氧氣。

基本介紹

• 中文名：超氧化鈉
• 英文名：sodium superoxide
• 化學式：NaO2
• 分子量：54.989
• 熔點：552°C
• 沸點：分解
• 水溶性：分解
• 密度：2.2 g/cm3
• 外觀：黃色晶體
• 危險品類別：氧化性物質
• 項別：氧化性物質一級氧化劑

物質結構

在某些較老的出版物中，其結構與多硫化鈉Na₂S₄做類比，被認為是Na－O－O－O－O－Na，即Na₂O₄，此理論是不正確的。之所以這樣寫，是受到舊的價鍵理論的束縛，認為氧原子一定是2價的，在化合物中形成2個化學鍵，得到不會有O₂^-這種離子存在的錯誤結論。經過科學技術的證實，NaO₂晶體是由一價陰離子O₂^-與一價陽離子Na⁺按照1:1的比例構成的，而不是由二價陰離子O₄^2-與一價陽離子Na⁺以1:2的比例構成的（但Na2S4確實是由Na⁺和S₄^2-構成的）。

O₂^-，是氧分子得到一個電子的產物。此結構不能用價鍵理論解釋，可以用分子軌道理論解釋，離子中存在一個2p軌道的σ鍵，一個2p軌道的三電子π鍵，鍵級為1.5。O₂^-比O₂多的那個電子在（π2py*）軌道上，由於多的電子在反鍵軌道上，所以超氧根離子比氧分子的鍵級要小，分別是1.5和2，超氧根離子的核間距要比氧氣分子大，鍵級比氧氣分子小，穩定性比氧氣分子弱。已經證實它是一種可以穩定存在的自由基，如：將KO₂溶於冠醚與DMSO所得的溶液，可以得到含有O₂^-的穩定溶液。

性質

常溫時為淡黃色，高溫時由深黃到橙黃，暴露在空氣中會逐漸放出氧而失去黃色。若長期暴露在空氣中, 將變成過氧化鈉、氫氧化鈉及碳酸鈉的混合物。保存於密閉容器內，溫度在65℃以下較穩定，100℃時開始緩慢分解析出氧氣，250℃以上劇烈分解放出氧氣。其為強氧化劑。接觸易燃物、有機物、還原劑能引起燃燒爆炸。遇水或水蒸汽產生熱，量大時能發生爆炸。

商品過氧化鈉中含有10%的超氧化鈉，因此呈淡黃色。混入的超氧化鈉是使過氧化鈉（本該白色）呈淡黃色的原因。

超氧化鈉中的超氧離子有一個單電子，呈順磁性。它與水迅速反應生成氫氧化鈉和過氧化鈉

火災處理方式

乾砂、乾土、乾粉；禁止用水、泡沫。（可與水反應放熱）

生產方法

工業製法

超氧化鈉還可以通過將金屬鈉溶於液氨中與氧氣作用而製得（純淨的過氧化物和超氧化物是用鈉，鉀或銣等的液氨溶液跟反應所需要的計算量的氧氣起反應而製得的）：

Na+O₂=NaO₂ (在液氨中)

該反應機理為:

Na+xNH₃=Na⁺+e(NH₃)^-

O₂+e(NH₃)^-=O₂^-+xNH₃

實驗室製法

用氧氣與鈉的液氨溶液小心反應也會得到超氧化鈉：

Na+O₂ =NaO₂可由過氧化鈉與氧氣在加壓情況下反應製備（在490℃氧氣中加熱過氧化鈉，也可以得到超氧化鈉）。

Na₂O₂+O₂=2NaO₂

套用領域

作為供氧劑，廣泛用於煤礦、化工、潛水、救護、高山測繪、高空飛行等需要供氧的場合以及有毒的環境。

貯運規則

桶上應有明顯“強氧化劑”標誌。貯存於通風、乾燥的庫房，遠離火種和熱源，與有機物、易燃品、酸類物質隔離儲運。搬運時小心輕放，切忌重摔碰撞。