超氧化物

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超氧离子的路易斯结构式。电荷用红色表示,氧原子的六个外层电子用黑点表示。两个氧原子共用一对电子,其中一个氧原子有一个未成对电子。

超氧化物英语Superoxide)是含有超氧离子超氧根离子,O2)的一类化合物,是氧气分子的单电子还原产物,广泛存在于自然界中。[1]超氧离子是一个自由基,一个氧原子带有一个未成对电子,与氧气分子一样呈顺磁性

化学[编辑]

超氧化物中,氧的氧化态为-1/2,O2的O-O键长为1.33Å(氧气中为1.21Å,O22−中为1.49Å)。按O-O键级排序,O2中键级为2,O2中键级为1.5,O22−中的键级为1。

碱金属超氧化物CsO2、RbO2KO2可由金属与氧气直接反应制备,NaO2的制备则需过氧化钠与氧气加压反应,单质直接反应得到的超氧化钠约占10%。[2]它们都是橙黄色的稳定固体,与水迅速反应歧化。反应中的O2强布朗斯特碱,先与质子反应生成超氧酸(HO2pKa约为4.88)。

2 O2 + 2 H2O → O2 + H2O2 + 2 OH

其他制备超氧化物的方法包括:

碱土金属中,的超氧化物Ba(O2)2、Ca(O2)2也已制得。Mg、Zn、Cd的超氧化物仅以很小浓度,以固溶体的形式存在于相应的过氧化物中。

固态超氧化物加热时分解,与二氧化碳反应经由过氧碳酸盐中间体,最终得到氧气和碳酸盐。超氧化钾可用作空间飞船和潜艇中的供氧剂

2NaO2 → Na2O2 + O2

生物化学[编辑]

生物氧化中,一个氧分子完全还原需要4个电子。如果氧分子仅被加入的单个电子还原,则形成的中间产物为超氧基团,即为超氧阴离子O2-,其性质活泼,易与多种大分子物质结合而使其失去活性。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  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.