Пероксид — класс неорганических соединений¶

Пероксид — класс неорганических соединений, содержащих диссоциированную группу пероксида O₂²⁻, в которой два атома кислорода связаны между собой одинарной связью и находятся в степени окисления −1. Пероксиды противопоставляются оксидам, в которых кислород имеет степень окисления −2. К пероксидам относятся пероксид водорода H₂O₂, пероксид натрия Na₂O₂, пероксид бария BaO₂, пероксид кальция CaO₂ и многие другие.

¶Строение и свойства

В группе O₂²⁻ атомы кислорода соединены одинарной связью с длиной около 1,49 Å. Молекула пероксида водорода имеет несимметричную угловую конфигурацию: угол H–O–O составляет примерно 111°, а длина связи O–O — 1,475 Å. Такая структура обусловлена наличием двух неподелённых электронных пар на каждом атоме кислорода.

Для пероксидов характерна повышенная реакционная способность по сравнению с обычными оксидами. Связь O–O значительно слабее связи в молекуле кислорода, поэтому пероксиды легко разлагаются с выделением кислорода. Пероксиды — сильные окислители, однако в присутствии более сильных окислителей они могут проявлять и восстановительные свойства.

¶Классификация

Пероксиды делятся на несколько групп по химическому составу:

• Пероксиды щелочных металлов — Na₂O₂ (пероксид натрия), K₂O₂ (пероксид калия), BaO₂ (пероксид бария). Представляют собой кристаллические вещества, реагирующие с водой с образованием пероксида водорода и гидроксида.
• Пероксиды щёлочноземельных металлов — CaO₂, MgO₂, BaO₂. Пероксид кальция применяется как компонент отбеливателей и в сельском хозяйстве.
• Пероксиды тяжёлых металлов — PbO₂, MnO₂, HgO₂. Многие из них фактически являются оксидами с кислородом в высшей степени окисления, но формально содержат группу пероксида.
• Органические пероксиды — соединения, в которых группа O–O связана с углеродными радикалами, например пероксид бензоила, пероксид ацетона. Применяются как инициаторы полимеризации и взрывчатые вещества.

¶Пероксид водорода

Наиболее известным представителем класса является пероксид водорода H₂O₂ — бесцветная жидкость с характерным запахом, смешивающаяся с водой в любых соотношениях. В чистом виде H₂O₂ — вязкая жидкость плотностью 1,46 г/см³, температура кипения 150,2 °C. Водные растворы пероксида водорода принято обозначать концентрацией по массе: 3 % раствор применяется в медицине как антисептик, 30 % — в промышленности, до 90 % — как ракетное топливо.

Пероксид водорода неустойчив и медленно разлагается на воду и кислород, особенно под действием света, тепла, ионов тяжёлых металлов и щелочей. Для стабилизации растворов добавляют фосфорную кислоту или другие стабилизаторы.

¶Получение

В промышленности пероксид водорода получают преимущественно методом анодного окисления серной кислоты или сульфата аммония, а также путём гидрирования антрахинона. Лабораторный способ — взаимодействие пероксида бария с разбавленной серной кислотой:

BaO₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + H₂O₂

Пероксид натрия получают сплавлением металлического натрия в потоке кислорода при 300–400 °C. Пероксид бария синтезируют нагреванием оксида бария BaO в кислороде при 500–600 °C.

¶Применение

Пероксиды находят широкое применение в различных отраслях:

• Медицина и гигиена — 3 % раствор H₂O₂ используется как местный антисептик для обработки ран и полоскания горла.
• Бумажная и текстильная промышленность — отбеливание целлюлозы, тканей и волос пероксидом водорода.
• Химический синтез — окислитель в органической химии, инициатор радикальной полимеризации.
• Ракетостроение — концентрированные растворы H₂O₂ (до 90 %) использовались как монотопливо и компонент двухкомпонентных систем.
• Пищевая промышленность — пероксид кальция и пероксид водорода применяются как отбеливатели и консерванты (Е1520 для H₂O₂).
• Авиация и подводный флот — пероксид водорода использовался в качестве окислителя в торпедах и мини-турбинах.

¶Меры безопасности

Пероксиды относятся к веществам повышенной опасности. Концентрированные растворы H₂O₂ вызывают тяжёлые ожоги кожи и слизистых оболочек. Органические пероксиды (пероксид бензоила, пероксид ацетона) взрывоопасны и чувствительны к удару, трению и нагреву. При хранении пероксидов необходимо исключать контакт с металлами, щелочами и органическими веществами.

Источники:

• Хомченко Г. П. Химия для поступающих в вузы
• Рабинович В. Л., Хомченко Г. П. Неорганическая химия
• Кузьменко Н. Е., Ерёмин В. В., Попков В. А. Пероксиды и пероксидные соединения
• Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии