بيروكسيد غير عضوي

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
وحدة الخلية لبيروكسيد الصوديوم Na₂O₂ . أيونات الصوديوم بنفسجية اللون وأيونات البيروكسيد حمراء اللون .
بنية أنيون بيروكسيديسلفات

البيروكسيد غير العضوي هو بيروكسيد لمركب غير عضوي . بيروكسيدات المعادن هي بيروكسيدات تحتوي على معادن، وترتبط فيها مجموعات البيروكسيد ( O₂⁻² ) بروابط أيونية أو تساهمية . يمكن تقسيم هذه المجموعة الكبيرة من المركبات إلى بيروكسيدات أيونية وتساهمية. تضم الفئة الأولى في الغالب بيروكسيدات المعادن القلوية والقلوية الترابية، بينما تتمثل البيروكسيدات التساهمية بمركبات مثل بيروكسيد الهيدروجين وحمض البيروكسي أحادي الكبريتيك ( H₂SO₅ ) . وعلى عكس الطابع الأيوني البحت لبيروكسيدات المعادن القلوية، تتميز بيروكسيدات المعادن الانتقالية بطابع تساهمي أكبر. [ 1 ]

بيروكسيدات العناصر الرئيسية هي مشتقات بيروكسيدية لعناصر المجموعة الرئيسية (العديد منها معادن). تشكل العديد من مركبات عناصر المجموعة الرئيسية بيروكسيدات، وبعضها ذو أهمية تجارية. [ 2 ]

الترابط في O 2− 2

مخطط المدارات الجزيئية لأيون البيروكسيد

يتكون أيون البيروكسيد من ذرتي أكسجين مرتبطتين برابطة أحادية. يُشير مخطط المدارات الجزيئية لأيون البيروكسيد الثنائي السالب إلى مدار π* مضاد للترابط مشغول بالكامل، ورتبة رابطة تساوي 1. يبلغ طول الرابطة 149 بيكومتر ، وهو أكبر من طولها في الحالة الأرضية ( أكسجين ثلاثي ) لجزيء الأكسجين ( 3O₂ ، 121 بيكومتر). يُترجم هذا إلى ثابت قوة رابطة أصغر ( 2.8 نيوتن / سم مقابل 11.4 نيوتن /سم لـ 3O₂ ) وتردد اهتزاز جزيئي أقل ( 770 سم⁻¹ مقابل 1555 سم⁻¹ لـ 3O₂ ) . [ 3 ]    

يمكن مقارنة أيون البيروكسيد مع الأكسيد الفائق O − 2 ، وهو جذر حر، والأكسجين الجزيئي، وهو جذر ثنائي. [ 3 ]

تحضير أملاح البيروكسيد

يمكن تصنيع معظم بيروكسيدات المعادن القلوية مباشرةً عن طريق أكسدة العناصر. ويتكون بيروكسيد الليثيوم عند معالجة هيدروكسيد الليثيوم ببيروكسيد الهيدروجين: [ 1 ]

2 LiOH + H2O2 → Li2O2 + 2H2O​​​

يتم تحضير بيروكسيد الباريوم ( BaO2 ) عن طريق أكسدة أكسيد الباريوم ( BaO ) عند درجة حرارة وضغط مرتفعين. [ 4 ]

2باو+يا2(هواء)→500∘ج2باو2→700∘ج2باو+يا2{\displaystyle {\ce {2 BaO}}+{\ce {O2(air)}}\xrightarrow {500^{\circ }{\text{C}}} {\ce {2BaO2}}\xrightarrow {700^{\circ }{\text{C}}} {\ce {2BaO}}+{\ce {O2}}}

كان يُستخدم بيروكسيد الباريوم سابقًا لإنتاج الأكسجين النقي من الهواء. تعتمد هذه العملية على التوازن الكيميائي بين أكسيد الباريوم وبيروكسيد الباريوم، والذي يتغير بتغير درجة الحرارة: يتفاعل أكسيد الباريوم مع الهواء عند 500  درجة مئوية، مُنتجًا بيروكسيد الباريوم، الذي  يتحلل عند تسخينه إلى ما فوق 700 درجة مئوية، مُعيدًا أكسيد الباريوم ومُطلقًا الأكسجين النقي. [ 4 ] كما تُشكّل فلزات القلويات الترابية الأخف وزنًا، مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والسترونتيوم ، بيروكسيدات تُستخدم تجاريًا كمصادر للأكسجين أو عوامل مؤكسدة.

تفاعل أملاح البيروكسيد

تُصاغ تفاعلات قليلة عموماً لأملاح البيروكسيد. عند إضافة كميات زائدة من الأحماض المخففة أو الماء، فإنها تُطلق بيروكسيد الهيدروجين. [ 1 ]

Na2O2 + 2HCl → 2NaCl + H2O2​

عند التسخين، يؤدي التفاعل مع الماء إلى إطلاق الأكسجين. [ 1 ] عند التعرض للهواء، تمتص بيروكسيدات المعادن القلوية ثاني أكسيد الكربون لتكوين بيروكسي كربونات.

بيروكسيدات المعادن الانتقالية

تُعدّ بيروكسيدات المعادن الانتقالية الثنائية، وهي مركبات تحتوي فقط على كاتيونات معدنية وأنيونات بيروكسيد، نادرة. في المقابل، تنتشر أكاسيد المعادن على نطاق واسع، مثل ثاني أكسيد المنغنيز ( MnO₂ ) والروتيل ( TiO₂ ). ومن الأمثلة الموصوفة جيدًا لبيروكسيدات المعادن الانتقالية كاتيونات المعادن من المجموعة d¹⁰ : بيروكسيد الزنك ( ZnO₂ )، وشكلان متعددان (كلاهما متفجر ) من بيروكسيد الزئبق ( HgO₂ )، وبيروكسيد الكادميوم ( CdO₂ ) .

يُعدّ البيروكسيد ربيطة شائعة في معقدات الفلزات . وفي مجال معقدات ثنائي الأكسجين للفلزات الانتقالية ، يعمل O₂⁻² كربيطة ثنائية السن . [ 5 ] يُوصف العديد من معقدات ثنائي الأكسجين للفلزات الانتقالية بأنها نواتج إضافة للبيروكسيد . [ 6 ] بعض المعقدات تمزج بين ربيطات الأكسيد والبيروكسيد، على سبيل المثال، بيروكسيد أكسيد الكروم (VI) ( CrO₂ ) ₂O . بينما تحتوي معقدات أخرى على ربيطات البيروكسيد فقط. تشمل هذه المعقدات رباعية البيروكسيد للفلزات الانتقالية بيروكسوموليبدات Mo ( O₂ ) ₂⁻₄ الأحمر . [ 7 ] يُعطي تفاعل بيروكسيد الهيدروجين مع التيتانيوم (IV) المائي معقد بيروكسي ذو لون برتقالي-أحمر زاهٍ ، وهو اختبار مفيد لكل من التيتانيوم وبيروكسيد الهيدروجين. [ 6 ]

التطبيقات

تُستخدم العديد من البيروكسيدات غير العضوية في تبييض المنسوجات والورق ، وكمُضاف مُبيّض للمنظفات ومنتجات التنظيف. [ 4 ] وقد أدّت المخاوف البيئية المتزايدة إلى تفضيل البيروكسيدات على المركبات القائمة على الكلور، وإلى زيادة حادة في إنتاج البيروكسيدات. [ 8 ] [ 9 ] وقد استُبدل استخدام البيربورات كمُضافات للمنظفات ومنتجات التنظيف [ 10 ] إلى حد كبير بالبيركربونات . وغالبًا ما ينعكس استخدام مركبات البيروكسيد في المنظفات في أسمائها التجارية؛ فعلى سبيل المثال، يُعدّ اسم "بيرسيل" مزيجًا من كلمتي " بيربورات " و "سيليكات ".

تُطلق بعض أملاح البيروكسيد الأكسجين عند تفاعلها مع ثاني أكسيد الكربون. يُستخدم هذا التفاعل في توليد الأكسجين من ثاني أكسيد الكربون المنبعث في الغواصات والمركبات الفضائية. يُفضل استخدام بيروكسيدات الصوديوم أو الليثيوم في التطبيقات الفضائية نظرًا لانخفاض كتلتها المولية ، وبالتالي ارتفاع إنتاج الأكسجين لكل وحدة وزن. [ 4 ]

2 نا 2 يا 2 + 2 كو 2 → 2 نا 2 كو 3 + يا 2

يمكن استخدام بيروكسيدات المعادن القلوية في تخليق البيروكسيدات العضوية. ومن الأمثلة على ذلك تحويل كلوريد البنزويل باستخدام بيروكسيد الصوديوم إلى بيروكسيد ثنائي البنزويل . [ 11 ]

أمثلة

تُنتج مركبات بيروكسيديسلفات ، S₂O₂₋₈ ، بكميات تصل إلى آلاف الأطنان سنوياً ، وهي من أبرز المركبات في هذه الفئة. وتعمل هذه الأملاح كمحفزات لبلمرة الأكريلات والستايرين . [ 2 ]

في وقت من الأوقات، كان يُستخدم بيربورات الصوديوم في المنظفات. ومنذ ذلك الحين، تم استبداله إلى حد كبير بكربونات الصوديوم سيسكويبرهيدرات . [ 2 ]

العديد من البيروكسيدات ليست ذات قيمة تجارية، لكنها ذات أهمية أكاديمية. ومن الأمثلة على ذلك بيروكسيد ثنائي (ثلاثي ميثيل سيليل) ( Me₃SiOOSiMe₃ ) . [ 12 ] تُشكل أكاسيد الفوسفور عددًا من البيروكسيدات، مثل " P₂O₆ " . ​​[ 13 ]

تاريخ

تخليق ثنائي البنزويل
تخليق ثنائي البنزويل

قام ألكسندر فون هومبولت بتخليق بيروكسيد الباريوم في عام 1799 كمنتج ثانوي لمحاولاته لتحليل الهواء.

بعد تسعة عشر عامًا، أدرك لويس جاك تينارد أن هذا المركب يمكن استخدامه لتحضير بيروكسيد الهيدروجين. [ 14 ] قام تينارد وجوزيف لويس جاي لوساك بتخليق بيروكسيد الصوديوم في عام 1811. وأصبح تأثير البيروكسيدات وأملاحها في تبييض الأصباغ الطبيعية معروفًا في ذلك الوقت تقريبًا، لكن المحاولات المبكرة للإنتاج الصناعي للبيروكسيدات باءت بالفشل، وتم بناء أول مصنع لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين في عام 1873 في برلين .

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 فولنوف، الجزء الثاني: بيروكسيدات، وفوق أكاسيد، وأوزونيدات المعادن القلوية والقلوية الترابية ، الصفحات 21-51، مطبعة بلينوم، نيويورك، 1966، بدون رقم ISBN
  2. 1 2 3 جاكوب، هارالد؛ لينينغر، ستيفان. ليمان، توماس. جاكوبي، سيلفيا؛ جوتيورت، سفين (2007). “مركبات البيروكسو غير العضوية”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a19_177.pub2 . رقم ISBN 978-3527306732.
  3. 1 2 ويبرغ، إيغون؛ ويبرغ، نيلز وهولمان، أرنولد فريدريك، الكيمياء غير العضوية ، دار النشر الأكاديمية، 2001، ISBN 0-12-352651-5، الصفحات 475 وما بعدها
  4. 1 2 3 4 ويبرغ، إيغون؛ ويبرغ، نيلز وهولمان، أرنولد فريدريك، الكيمياء غير العضوية ، دار النشر الأكاديمية، 2001، ISBN 0-12-352651-5، الصفحات 471-502
  5. ↑ ميمون، ح. (1983). "بيروكسيدات المعادن الانتقالية - التخليق والاستخدام كعوامل مؤكسدة". في: س. باتاي (محرر). البيروكسيدات . كيمياء باتاي للمجموعات الوظيفية. جون وايلي وأولاده. ص 463-482 . doi : 10.1002/9780470771730.ch15 . ISBN  978-0-471-10218-2.
  6. 1 2 غرينوود، ن.ن.؛ وإيرنشو، أ. (1997). كيمياء العناصر (الطبعة الثانية)، أكسفورد: باتروورث-هاينمان. ISBN 0-7506-3365-4.
  7. ↑ إيغلسون، ماري (1994). موسوعة الكيمياء الموجزة . والتر دي غرويتر. ص 660–. ISBN  978-3-11-011451-5.
  8. ^ أوفرمانز، هريبرت ؛ ديتريش، غونتر؛ شتاينر، نوربرت (2000). “Wasserstoffperoxy في Umweltschutz und Synthese”. الكيمياء في unserer Zeit . 34 (3): 150. دوى : 10.1002/1521-3781(200006)34:3 < 150::AID-CIUZ150 > 3.0.CO ; 2-أ .
  9. ^ موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية، المجلد أ 19، الطبعة 5، الصفحات من 177 إلى 197، VCH، Weinheim، 1991، ISBN 3-527-20138-6
  10. ↑ برذرتون، بي جيه. "البورون: الكيمياء غير العضوية"، في موسوعة الكيمياء غير العضوية (1994)، تحرير آر. بروس كينغ، جون وايلي وأولاده، رقم ISBN 0-471-93620-0
  11. ^ جامبارجان ، ستيفان (1909). "ثنائي فينيل أمين وأسيلبيروكسيد" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 42 (3): 4003-4013 . دوى : 10.1002/cber.190904203164 .
  12. ↑ جيه رو هوو؛ بوه-لون تشين؛ سانثوش ف. نيلامكافيل؛ يوتشونغ تشين (2002). "بيروكسيد ثنائي (ثلاثي ميثيل سيليل)". موسوعة الكواشف للتخليق العضوي . موسوعة إيروس الإلكترونية للكواشف للتخليق العضوي . doi : 10.1002/047084289X.rb219.pub3 . ISBN 0-471-93623-5.
  13. ↑ غرينوود، نورمان ن.؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  14. ↑ سي دبليو جونز، جيه إتش كلارك. تطبيقات بيروكسيد الهيدروجين ومشتقاته . الجمعية الملكية للكيمياء، 1999 .