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超氧化物

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超氧化物
IUPAC名
超氧離子(1-)
系統名
dioxidan-2-idyl
識別
CAS號 11062-77-4  checkY
PubChem 5359597
ChemSpider 4514331
SMILES
 
  • O=[O-]
性質
化學式 O2
摩爾質量 32 g·mol⁻¹
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。
超氧離子的路易斯結構式。電荷用紅色表示,氧原子的六個外層電子用黑點表示。兩個氧原子共用一對電子,其中一個氧原子有一個未成對電子。

超氧化物(英語:Superoxide)是含有超氧離子超氧根離子分子式:O2)的一類化合物,是氧氣分子的單電子還原產物,廣泛存在於自然界中。[1]超氧離子是一個自由基也是還原劑,一個氧原子帶有一個未成對電子,與氧氣分子一樣呈順磁性

化學

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超氧化物中,氧的氧化態為-1/2,O2的O-O鍵長為1.33Å(氧氣中為1.21Å,O22−中為1.49Å)。按O-O鍵級排序,O2中鍵級為2,O2中鍵級為1.5,O22−中的鍵級為1。

鹼金屬超氧化物CsO2、RbO2KO2可由金屬與氧氣直接反應製備,NaO2的製備則需過氧化鈉與氧氣加壓反應,單質直接反應得到的超氧化鈉約占10%。[2]它們都是橙黃色的穩定固體,與水迅速反應歧化。反應中的O2先部分與質子反應生成超氧酸(HO2pKa約為4.88),然後發生如下反應:

2 O2 + 2 H2O → O2 + H2O2 + 2 OH

其他製備超氧化物的方法包括:

鹼土金屬中,的超氧化物Ba(O2)2、Ca(O2)2也已製得。Mg、Zn、Cd的超氧化物僅以很小濃度,以固溶體的形式存在於相應的過氧化物中。

固態超氧化物加熱時分解,與二氧化碳反應經由過氧碳酸鹽中間體,最終得到氧氣和碳酸鹽。超氧化鉀可用作空間飛船和潛艇中的供氧劑

2NaO2 → Na2O2 + O2

生物化學

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生物氧化中,一個氧氣分子完全還原需要4個電子。如果氧分子僅被加入的單個電子還原,則形成的中間產物為超氧基團,即為超氧陰離子O2-,其性質活潑,易與多種大分子物質結合而使其失去活性。

參見

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參考資料

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  1. ^ Sawyer, D. T. Superoxide Chemistry, McGraw-Hill, doi:10.1036/1097-8542.669650
  2. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.