Litijum superoksid
| Identifikacija | |
|---|---|
3D model (Jmol)
|
|
| |
| Svojstva | |
| LiO2 | |
| Molarna masa | 38,94 g·mol−1 |
| Gustina | g/cm3, čvrst |
| Tačka topljenja | <25 °C (razlaže se) |
| Srodna jedinjenja | |
Drugi katjoni
|
|
Srodne litijumske materije
|
|
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
 verifikuj (šta je   ?)
| |
| Reference infokutije | |
Litijum superoksid je nestabilna neorganska so sa formulom LiO
2. Radikalno jedinjenje, može se proizvesti na niskoj temperaturi u eksperimentima matrične izolacije ili u određenim nepolarnim, neprotonskim rastvaračima. Litijum superoksid je takođe prolazna vrsta tokom redukcije kiseonika u litijum-vazdušnoj galvanskoj ćeliji i služi kao glavno ograničenje mogućih rastvarača za takvu bateriju. Iz tog razloga je temeljno istražen korišćenjem raznih metoda, kako teoretskih, tako i spektroskopskih.
Struktura
[уреди | уреди извор]Molekul LiO
2 je pogrešan naziv: veze između litijuma i kiseonika su visoko jonske, sa skoro potpunim prenosom elektrona.[1] Konstanta sile između dva atoma kiseonika odgovara konstantama izmerenim za superoksid anjon (O−
2) u drugim kontekstima. Dužina O-O veze je utvrđena da je 1,34 Å. Korišćenjem jednostavne optimizacije kristalne strukture, izračunato je da Li-O veza iznosi približno 2,10 Å.[2]
Bilo je dosta studija o klasterima formiranim od LiO
2 molekula. Utvrđeno je da je najčešći dimer kavezni izomer. Drugi iza njega je singletna bipiramidalna struktura. Studije su takođe rađene na kompleksu stolice i planarnom prstenu, ali su ova dva manje povoljna, mada ne nužno i nemoguća.[3]
Proizvodnja i reakcije
[уреди | уреди извор]Litijum superoksid je izuzetno reaktivan zbog neparnog broja elektrona prisutnih u π* molekularnoj orbitali superoksidnog anjona.[4] Tehnike izolacije matrice mogu da proizvedu čiste uzorke jedinjenja, ali oni su stabilni samo na 15-40 K.[3]
Na višim (ali još uvek kriogenim) temperaturama, litijum superoksid se može proizvesti ozoniranjem litijum peroksida (Li
2O
2) u freonu 12:
- Li
2O
2(f
12) + 2 O
3(g) → 2 LiO
2(f
12) + 2 O
2(g)
Dobijeni proizvod je stabilan samo do -35 °C.[5]
Alternativno, litijum elektrid rastvoren u bezvodnom amonijaku će redukovati gas kiseonika da bi se dobio isti proizvod:
- [Li+
][e−
](am) + O
2(g) → [Li+
][O−
2](am)
Litijum superoksid je, međutim, metastabilan samo u amonijaku, postepeno oksidirajući rastvarač u vodu i gasoviti azot:
- 2 O−
2 + 2 NH
3 → N
2 + 2 H
2O + 2 OH−
Za razliku od drugih poznatih razlaganja LiO
2, ova reakcija zaobilazi litijum peroksid.[6]
Reference
[уреди | уреди извор]- ^ Andrews, Lester (1969-05-15). „Infrared Spectrum, Structure, Vibrational Potential Function, and Bonding in the Lithium Superoxide Molecule LiO2”. The Journal of Chemical Physics. AIP Publishing. 50 (10): 4288—4299. Bibcode:1969JChPh..50.4288A. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.1670893.
- ^ Lau, Kah Chun; Curtiss, Larry A.; Greeley, Jeffrey (2011-11-09). „Density Functional Investigation of the Thermodynamic Stability of Lithium Oxide Bulk Crystalline Structures as a Function of Oxygen Pressure”. The Journal of Physical Chemistry C. American Chemical Society (ACS). 115 (47): 23625—23633. ISSN 1932-7447. doi:10.1021/jp206796h.
- ^ а б Bryantsev, Vyacheslav S.; Blanco, Mario; Faglioni, Francesco (2010-07-16). „Stability of Lithium Superoxide LiO2 in the Gas Phase: Computational Study of Dimerization and Disproportionation Reactions”. The Journal of Physical Chemistry A. American Chemical Society (ACS). 114 (31): 8165—8169. Bibcode:2010JPCA..114.8165B. ISSN 1089-5639. PMID 20684589. doi:10.1021/jp1047584.
- ^ Lindsay, D. M.; Garland, D. A. (1987). „ESR spectra of matrix-isolated lithium superoxide”. The Journal of Physical Chemistry. American Chemical Society (ACS). 91 (24): 6158—6161. ISSN 0022-3654. doi:10.1021/j100308a020.
- ^ Vol'nov, I. I.; Tokareva, S. A.; Belevskii, V. N.; Klimanov, V. I. (1967-07-01). „Investigation of the nature of the interaction of lithium peroxide with ozone”. Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR, Division of Chemical Science (на језику: енглески). 16 (7): 1369—1371. ISSN 1573-9171. doi:10.1007/BF00905329.
- ^ Zhang, Xinmin; Guo, Limin; Gan, Linfeng; Zhang, Yantao; Wang, Jin; Johnson, Lee R.; Bruce, Peter G.; Peng, Zhangquan (2017-05-18). „LiO 2 : Cryosynthesis and Chemical/Electrochemical Reactivities”. The Journal of Physical Chemistry Letters (на језику: енглески). 8 (10): 2334—2338. ISSN 1948-7185. PMID 28481552. S2CID 46818521. doi:10.1021/acs.jpclett.7b00680
.
