Sinteza abstractă a na2o2 (peroxid de sodiu) - o bancă de rezumate, eseuri, rapoarte, cursuri și diplome

Seminar privind chimia anorganică

În viața de zi cu zi, peroxizii sunt foarte importanți pentru oameni. Peroxidul de hidrogen, de exemplu, este utilizat pe scară largă pentru înălbirea țesăturilor și a lânii, a paielor și a penei. Pigmenții de descompunere (pigmenți) nu distrug materialul albite. În medicină, H2O2 este utilizat ca agent dezinfectant și agent hemostatic [1].







utilizarea practică mari sunt, de asemenea, peroxizii metalelor alcalino-pământoase, de exemplu, BaO2 (H2O2, în sinteza organică, în pirotehnie, acoperire catozii termoionici). Pentru un peroxid mai mic grad de calciu utilizat (în coacere, sărare cauciuc butilic), peroxid de stronțiu (în pirotehnie) hidratat forme de magneziu și peroxizi de zinc (medicament) [2].

Scopul acestei lucrări a fost de a sintetiza peroxidul de hidrogen prin reacție:

2NaOH + H2O2 = Na2O2 + 2H2O. (1)

Peroxidul de sodiu este utilizat pentru albirea diferitelor materiale (paie, mătase, oase, lână) și pentru fabricarea de măști de gaze, precum și a lucrărilor subacvatice, în submarine.

Utilizarea peroxidului de sodiu în ultimele cazuri se bazează pe procesul de interacțiune dintre peroxid și dioxidul de carbon [3]:

Na2 + O22- + CO2 = Na2 + CO32- + 02. (2)

1. Partea literară

1.1 Caracteristicile generale ale peroxizilor

Peroxizii sunt compuși de oxigen care conțin un ion de oxigen care nu este complet redus sub formă de [O2] 2-, [O4] 2- sau [02] - [3].

Compușii care conțin gruparea peroxi (O # 8213; O) 2- și compușii numiți peroxi sunt considerați ca derivați ai peroxidului de hidrogen și se împart în două specii mari: simple și complexe. Printre compușii peroxo simpli se numără compușii numiți peroxizi, în care o grupare peroxi este legată la un atom de ion sau metal printr-o legătură ionică sau atomică. Acești compuși pot fi formați din toate metalele IA-, IIA- (cu excepția beriliului) și II-grupurile B ale sistemului periodic. Universitatea Mendeleev. Deoarece se mărește electronegativitatea metalului (de la metale alcaline și alcalino-pământoase la metale d, cum ar fi mercurul), caracterul ionic al legăturii în peroxizi se modifică la covalent [4].

În plus față de peroxizii cu formula Me2 [O2], pentru potasiu, rubidiu și cesiu există, de asemenea, peroxizi de tipul Me2 [O3] și Me2 [O4]. Peroxizii de tipul Me2 [O4] au structura Me2 + [[02] 2-02] 2-, adică oxigenul molecular în acești compuși este în complex cu ionul de oxigen [02] 2: [[02] 2-02] 2- [3].

Compușii peroxo complecși sunt aceia în care gruparea perox este un ligand. Astfel de compuși formează elemente ale grupului III și ale grupurilor ulterioare ale sistemului periodic.

Grupările peroxo complexe sunt de obicei împărțite în cinci grupe. Prima dintre ele - peracizi și sărurile lor compoziția generală [Ep (O22-) xLy] z-, în care unul sau mai mulți peroxid de ioni incluși în ionul complex, care acționează ca un ligand monodentat sau (O-O-O-), sau un ligand bidentat (o-o) sau punte ligand (o-o-o-E) pentru a forma un complex multinuclear, in care E - liganzi care includ O2- - elementul și L complexare.

Acest grup de compuși include numeroși peroxi acizi formați de sulf. Se cunoaște acidul peroxomonosulfuric (acid caro) al H2SO5. Gruparea peroxo ligand din complexe joacă rolul unei legături de legătură, preferabil între atomii nemetalici. Aceasta are loc, în special, în acid peroxodisulfuric al H2S2O8 - o substanță cristalină cu punct de topire scăzut.

Al doilea grup de complexe peroxid este format din compuși care conțin o grupare peroxi într-un cation complex sau într-o moleculă complexă și, prin urmare, nu sunt peroxizi sau sărurile lor. Compoziția acestor complexe poate fi exprimată prin formula: [En (O2) x Ly] z.

Al treilea, al patrulea și al cincilea grup de compuși complecși peroxi sunt peroxizi, care conțin, respectiv, fie cu apă cristalizată (de exemplu, hidrati cristaline: Na2O2Ch8H2O și CaO2Ch8H2O) sau peroxid de hidrogen de cristalizare (de exemplu, kristalloperoksogidraty: Na2O2Ch4H2O2, 2Na2SO3Ch3H2O2 și CaO2Ch2H2O2) sau ambele, (de exemplu, hidrați de cristal - peroxohydrate: Na2O2Ch2H2O2Ch4H2O și Na3 PO4CH2H2O2CH4H2O) [4].

O proprietate caracteristică a compușilor peroxidici atât de simplu și complex, este capabil să producă peroxid de hidrogen, prin reacția cu soluții de acid diluat și eliberează oxigen într-o formă activă prin descompunerea termică sau acțiunea apei și a altor agenți chimici. Alți compuși care pot fi o sursă de oxigen, cum ar fi, de exemplu, nitrați, clorați, perclorați, permanganați și anumiți oxizi, peroxid de hidrogen nu este recuperat în timpul acțiunii apei. Oxigenul este eliberat numai când este încălzit și în prezența catalizatorilor [5].

1.2. Pregătirea peroxizilor

Toți compușii peroxo simpli pot fi obținuți prin reacția de schimb între H2O2 și hidroxidul metalului dorit.

Reactivitatea ridicată a metalelor alcaline (cu excepția litiului) în raport cu oxigenul face posibilă sintetizarea peroxizilor lor prin oxidarea directă a metalului cu oxigen la presiune atmosferică. Această abilitate se datorează faptului că Na, K, Rb și Cs, spre deosebire de alte metale, au cele mai mari valori ale razei atomice și cele mai scăzute valori ale energiei de ionizare. Litiul nu posedă aceste proprietăți, iar sinteza peroxidului de litiu se realizează numai prin interacțiunea hidroxidului cu soluțiile de H2O2 [2].

Metode de laborator pentru producerea peroxizi redus la oxidare cu soluții de oxigen în exces de metal în amoniac lichid, sau prin arderea directă a acestora la o temperatură de aproximativ 300-400 de єS, în care peroxizii sunt formate nu numai tipul de Me2O2, dar potasiu, rubidiu și cesiu - tip Me2O4.

Peroxidul de litiu sub formă pură este extras din compusul cristalin Li2O2CHH2O2H3H2O, uscat pe P2O5 sau H2S04 într-un desicator. Chiar compusul Li2O2CHH2O2CH3H2O ​​cristalizează din soluția alcoolică a amestecului Li (OH) și H2O2.

Pentru sodiu se formează un hidrat al compoziției Na2O2CH8H2O, care se formează prin interacțiunea Na2O2 cu apă sub răcire puternică. În plus față de compusul de mai sus, se poate obține cu ușurință un hidrat al compoziției Na2O2CH2H2O2H4H2O care pierde cu ușurință apă după uscare într-un desicator.

Peroxidul de bariu BaO2 este obținut prin oxidarea BaO într-un flux de oxigen la 500-520 ° C, prin compușii peroxizi ai altor elemente ale acestui grup prin interacțiunea hidroxizilor corespunzători cu soluțiile de H2O2 [3].

1.3 Proprietățile fizice și chimice ale peroxizilor

Peroxizii metalici alcalini sunt substante cristaline solide de diferite culori: peroxidul de litiu - alb, sodiu - galben usor, potasiu - roz, rubidiu si cesiu, aparent si roz.

Peroxizii de tip Me2 [O3] sunt colorați în diferite nuanțe de culoare maro. Punctul lor de topire este oarecum mai mic decât punctele de topire ale peroxidelor Me2 [O2], dar acestea cresc de la potasiu la cesiu (Tabelul 1):

Tabelul 1. Temperaturile de topire ale peroxidurilor cum ar fi Me2 [O3]







Culoare K2O4 portocaliu, Rb2O4 maro închis, Cs2O4 galben.

Formele de peroxizi Ca, Sr, Ba și hidrat ale peroxidului de Mg, Zn și Cd sunt pure și incolore și diamagnetice; peroxidul de mercur HgO2 galben.

Peroxizii sunt termici foarte stabili; stabilitatea lor crește odată cu creșterea încărcăturii nucleare. Cu toate acestea, pe măsură ce crește cantitatea de oxigen din moleculă, scade punctul de topire și stabilitatea termică.

Ca săruri ale unui acid slab, acestea sunt supuse dizolvării în apă sub hidroliză:

Na2 + [02] 2 + 2H + OH-> H2 + [02] 2 + 2Na + OH- (3)

Peroxizii de același tip Me + 2 [O4] 2 - în timpul hidrolizei dau pe lângă peroxidul de hidrogen și o moleculă de oxigen:

K2 + [O4] 2 + 2H + OH-> H2 + [02] 2- + 02 + 2K + OH- (4)

Prin acțiunea acizilor apar aceleași reacții:

Na2 + [02] 2 + H2 + SO42-> H2 + [02] 2- + Na2 + SO42-, (5)

K2 + [O4] 2 + H2 + SO42- → H2 + [O2] 2 + O2 + K2 + SO42- (6)

Toate peroxizii interacționează cu dioxidul de carbon, eliberând oxigenul:

2Na2O2 + 2CO2 ↑ = 2Na2CO3 + O2 ↑. (7)

În cazul tuturor compușilor de peroxid, atât simpli cât și complexi (actualmente cunoscuți pentru cincizeci de elemente), gradul de oxidare al elementului care le formează este maxim și egal cu numărul grupului căruia îi aparține acest element [3].

1.4 Proprietățile de oxidare-reducere a peroxizilor

Peroxizii metalului alcalin pot fi oxidanți și agenți reducători. Proprietățile de oxidare se datorează prezenței în ele a ionului de peroxid [O2] 2-, capabil de a lua electroni.

Cele mai multe reacții apar, însoțite de distrugerea O-O sau schimbarea sarcina ionică O22- poate presupune că O22 - atasatii radicale sau pierde electroni: O22- + 2 e = 2O 2 - oxidant O22- - 2 e = O2 - agent de reducere.

În primul caz, peroxizii prezintă proprietăți oxidante, în al doilea rând reduc. De exemplu:

2KI + Na2O2 + 2H2S04 = I2 + Na2S04 + K2S04 + 2H20, (8)

2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2S04 = 2MnS04 + 502 + K2S04 + 8H20. (9)

Proprietățile oxidante ale peroxizilor sunt mai pronunțate decât reducerea:

H2O2 + 2H + + 2e- = 2H20, E0298 = 1,77 V,

H2O2 - 2e- = 02 + 2H +, E0298 = 0,68 c.

Deoarece peroxizii manifestă proprietăți oxidante și reducătoare, în condiții adecvate ele suferă o reacție de disproporție:

Li2 + [O2] 2 + Li2 + [O2] 2 → O2 + 2Li2 + O2- (10)

Cu toate acestea, reacția de disproporție nu se desfășoară la temperatura obișnuită dacă peroxidul este depozitat într-un loc uscat într-un vas închis etanș. Acest lucru se datorează faptului că în aer umed sau în soluție apoasă peroxidul sub formă de sare a acidului slab suferă hidroliză și, în același timp, se formează peroxid de hidrogen, care este instabil din punct de vedere termic. Moleculele sale nu sunt în aceeași stare energetică și, prin urmare, are loc o reacție de disproporție între ele [3].

1.5 Peroxidul de hidrogen și proprietățile sale

Din peroxizi, peroxidul de hidrogen H2O2 are cea mai mare valoare practică.

Energia de legare a O-O (210 kJ / mol) este aproape jumătate din cea a legăturii O-H (468 kJ / mol).

Din cauza distribuției asimetrice a legăturilor H-O, molecula H2O2 este puternic polară (μ = 2,1 D). O legătură puternică de hidrogen apare între moleculele de H2O2, ceea ce determină asocierea lor. Prin urmare, în condiții normale de peroxid de hidrogen - pal lichid siropos albastru (densitate 1,44), la un punct destul de fierbere ridicat (150,2єS) și solvent bun ionizant. La -0,43 ° C îngheață peroxidul de hidrogen. Apa este amestecată în orice relație datorită apariției unor noi legături de hidrogen. Din soluțiile eliberate sub forma unui H2O2 instabil cristalin · 2H2O (temperatura de topire - 52єS). Laboratorul utilizează în mod uzual soluții de 3 - și 30% de H2O2 (acesta din urmă se numește perhidrol).

În soluții apoase, peroxidul de hidrogen este un acid slab (Kionis = 2,24 · 10-12):

H2O · H2O2 ↔ OH3 + + HO2- (11)

În reacțiile chimice, radicalul peroxidic poate, fără a schimba, să treacă la alți compuși, de exemplu:

H2O2 + 2NaOH = Na2O2 + 2H20, (12)

BaO2 + H2SO4 = BaS04 + H202. (13)

Ultima reacție este utilizată pentru a produce peroxid de hidrogen [5].

Atunci când este încălzit cu peroxid de sodiu, la 311-400 ° C, există o anumită pierdere de oxigen activ, descompunere violent începe la 540 ° C, Peroxidul de sodiu se topește la peste 596 ° C și eliberează complet oxigenul său activ la 675 ° C. Se dizolvă în apă. În același timp, se formează NaOH, H202 și se eliberează un anumit oxigen, t. Mediul alcalin și temperatura ridicată contribuie la descompunerea H2O2. Cu acizii diluați, peroxidul de sodiu reacționează pentru a forma sărurile corespunzătoare și peroxidul de hidrogen. Reacționează puternic cu oxigen, sulf, sodiu, monoxid de carbon și dioxid de carbon. Cunoscute compus molecular cu apă peroxid de sodiu (octahidrat Na2O2Ch8H2O) cu peroxid de hidrogen (diperoksigidrat Na2O2Ch2H2O2) și cu apă și peroxid de hidrogen (tetrahidrat diperoksigidrata Na2O2Ch2H2O2Ch4H2O). Cu umiditate și dioxid de carbon, peroxid de sodiu reacționează cu aer pentru a forma NaOH, Na2CO3 și cu eliberare de oxigen. Aceasta este baza utilizării sale pentru regenerarea aerului în spații închise.

peroxid de sodiu se obține prin oxidarea metalului topit de sodiu pe tăvi purificate contracurent de CO2 și uscat cu aer sau aparate cu jet acționate. Pentru a obține peroxid de sodiu de înaltă calitate a recomandat recuperarea peroxid de sodiu produs prin oxidarea metalului la oxid prin încălzire la 130-200 ° C, cu mici porțiuni de sodiu metalic într-o atmosferă inertă, umectat cu vapori de apă, iar oxidul astfel obținut este oxidat la un peroxid într-un cuptor rotativ la 250 -400 ° C. Produsul obținut conține 96-98% Na2O2. Deoarece peroxid de sodiu destul de agresiv față de metale, atunci când acesta este primit sunt reactor din aliaj de nichel, de obicei, grafit și agitatoare zirconiu acoperite.

Peroxidul de sodiu este produs în cantități semnificative. Sunt utilizate în principal pentru înălbirea bumbacului, a lenjeriei și a țesăturilor din lână, a materialelor de iută. Acesta este utilizat pe scară largă pentru pasta de lemn înălbirea - pastă mecanică (lemn măcinat), sulfat și pulpă de sulfit, pasta de hârtie veche și a celulozei și viscoză masa semichemical, paie și alte materiale. În recipientele închise ermetic, peroxidul de sodiu nu este supus descompunerii, chiar și cu depozitare prelungită. Navele cu peroxid de sodiu trebuie depozitate într-un loc răcoros, departe de materiale inflamabile. Prin ea însăși, peroxid de sodiu nu este inflamabil, dar foarte inflamabil la contactul cu substanțe organice, cum ar fi lemnul, ulei, hârtie sau agenți reducători, în prezența umidității [6].

Se folosește pentru înălbirea diferitelor materiale (paie, mătase, oase, lână etc.) și pentru fabricarea de măști de gaz, precum și de lucrări subacvatice, în submarine etc.

Utilizarea peroxidului de sodiu în cazurile recente se bazează pe procesul de interacțiune dintre peroxid și dioxid de carbon:

Na2 + [02] 2 + C02 = Na2 + CO32- + 02. (14)

Expirat de dioxidul de carbon ușor este absorbit cu eliberarea simultană de oxigen gazos. Acesta din urmă poate servi din nou pentru respirație [3].

Soluțiile de peroxid de hidrogen sunt utilizate pe scară largă pentru înălbirea țesăturilor și a lânii, a paielor, a penei. Extinderea materiei colorante (pigmenți), peroxidul de hidrogen nu distruge materialul albite. În medicină, este folosit ca dezinfectant și hemostatic.

În laboratoarele agrochimice și în sol, peroxidul de hidrogen este utilizat pentru calcularea probelor de sol sau a materialului vegetal. Peroxidul de hidrogen concentrat într-un amestec cu materiale combustibile servește la producerea de compoziții explozive [1].

În practica chimică, este folosit ca un oxidant care nu "smudge" soluțiile cu produsele de reducere, deoarece în acest caz se obține numai apă [7].

Aplicarea practică are practic BaO2 (H2O2, în sinteza organică, în pirotehnie, acoperire catozii termoionici). Pentru un peroxid mai mic grad de calciu utilizat (în coacere, sărare cauciuc butilic), peroxid de stronțiu (în pirotehnie) hidratat forme de magneziu și peroxizi de zinc (medicament) [2].

2. Partea experimentală

2.1 Instrumente și reactivi

Baloane de măsurare pentru 50 ml;

Soluție saturată de hidroxid de sodiu;

O soluție de peroxid de hidrogen, 42%.

Calculam cantitatea de materie primă pentru obținerea a 10 g peroxid de sodiu.

Calculul se face prin reacție:

2NaOH + H2O2 = Na2O2 + 2H2O. (15)

Având în vedere: m (Na2O2) = 10 g;

M (Na2O2) = 78 g / mol;

M (NaOH) = 40 g / mol;

M (H202) = 34 g / mol;

a) Se calculează cantitatea de mol de 10 g peroxid de sodiu:

n (Na2O2) = 10 g / 78 g / mol = 0,13 mol.

b) Calculăm masa substanțelor inițiale:

m (NaOH) = 2 mol * 40 g / mol * 0,13 mol = 10,4 g.

m (H202) = 34 g / mol * 0,13 mol = 4,4 g.

c) Se calculează masa unei soluții de H2O2 de 35%:

100 de grame - 35 de grame

x gram - 4,4 grame,

de unde x = 12,6 grame

d) Se calculează volumul de peroxid de hidrogen:

unde p este densitatea unei soluții de H2O2 de 35%.

V = 12,6 / 1,130 = 11. 1 ml

După calcule, sa constatat că, pentru a obține 10 g de peroxid de hidrogen, este necesar să se ia materialele de pornire: m (NaOH) = 10,4 g, V = 11. 1 ml.

2.3 Sinteza

Am luat 10,4 grame de hidroxid de sodiu uscat și am dizolvat în 20 ml de apă într-un balon, apoi am turnat într-un balon diferit de soluție de sodiu 35%. Puneți ambele soluții în frigider. După răcirea la 00 ° C, s-au amestecat 11,1 ml soluție de peroxid de hidrogen și soluție de hidroxid de sodiu [8]. Formată imediat o soluție galbenă de noroi cu un precipitat alb la fund, care se dizolvă imediat.

1. A fost studiat procesul de obținere a peroxidului de sodiu.

2. Se arată că în condițiile de laborator precipitatul obținut de Na2O2 este foarte instabil, când este extras din soluție, se dizolvă.

1. Remi, G. Cursul chimiei anorganice / G. Remi - M. Mir, 1978. - 606 p.

2. Glinka N.L. General Chemistry / N.L. Glinka - L. Chemistry, 1988. - 306 p.

3. Mikhailenko Ya.I. Cursul chimiei generale și anorganice / Ya.I. Mikhaylenko - Liceul M., 1966. - 238 c.

6. Scurtă enciclopedie chimică / ed. IL Knunyants - M. Enciclopedia sovietică, 1964. - 379 p.

8. Karyakin, Yu.V. Chimice pure / Yu.V. Karyakin, I.I. Angels - M .: Chimie, 1974. - 267 c.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: