Неорганические озониды

Озониды — соединения щелочных, щелочноземельных металлов и аммония с кислородом общего состава M I O 3 {displaystyle {mathsf {M^{I}O_{3}}}} и M I I ( O 3 ) 2 {displaystyle {mathsf {M^{II}(O_{3})_{2}}}} .

Строение

Озониды представляют собой высшие оксиды металлов, содержащие молекулярный озонид-ион O3-. Наличие озонид-иона было подтверждено спектрометрическими методами, ЭПР-спектроскопией, магнитными и рентгеноструктурными исследованиями.

Длина связи O-O в озонидах составляет ~1,2 А, а угол O-O-O — 108°. Ион O3- имеет симметричную треугольную конфигурацию и обладает парамагнитными свойствами.

Получение

Озониды были получены для ограниченного числа катионов — всех щелочных металлов, а также стронция, бария, аммония и тетраметиламмония.

• Озонид лития LiO3 удалось получить в виде маслянистой тёмно-оранжевой жидкости только при низких температурах ~-112 °C. Это соединение крайне неустойчиво вследствие малого радиуса иона Li+. Аммиакат лития образует гораздо более устойчивый озонид состава Li(NH3)4O3.
• Озонид натрия NaO3 был впервые выделен в 1951 г. в реакции обезвоженного гидроксида натрия с озон-кислородной смесью при температуре −60…-50 °C в виде тёмно-красных мелких кристаллов.
• Озонид калия KO3 был получен в 1949 г. в реакции озон-кислородной смеси с гидроксидом калия при низких температурах. В дальнейшем было показано образование озонида калия в реакции озона с алкоголятами калия, с супероксидом калия (KO2).
• Озонид рубидия RbO3 выделили в 1951 г. в виде оранжевых кристаллов в реакции между озоном и гидроксидом или супероксидом рубидия.
• Красный озонид цезия CsO3 был получен в 1963 г.
• Озониды кальция, стронция и бария были получены в 1966 г. в реакции озона с гидроксидами этих металлов.
• Озонид аммония был выделен в 1962 г. при озонировании жидкого аммиака при температурах ~-100°С

Общие реакции получения озонидов:

4 K O H + 4 O 3 → 4 K O 3 + 2 H 2 O + O 2 {displaystyle {mathsf {4KOH+4O_{3} ightarrow 4KO_{3}+2H_{2}O+O_{2}}}} 2 S r ( O H ) 2 + 4 O 3 → 2 S r ( O 3 ) 2 + 2 H 2 O + O 2 {displaystyle {mathsf {2Sr(OH)_{2}+4O_{3} ightarrow 2Sr(O_{3})_{2}+2H_{2}O+O_{2}}}} K O 2 + O 3 → K O 3 + O 2 {displaystyle {mathsf {KO_{2}+O_{3} ightarrow KO_{3}+O_{2}}}}

Образующийся озонид экстрагируют жидким аммиаком или фреонами.

Озониды тетраалкиламмония получают обменными реакциями с озонидом калия в органических растворителях.

Свойства

Озониды термически неустойчивы и при повышении температуры разлагаются:

2 R b O 3 → 2 R b O 2 + O 2 {displaystyle {mathsf {2RbO_{3} ightarrow 2RbO_{2}+O_{2}}}}

Устойчивость озонидов снижается в ряду

[ ( C H 3 ) 4 N ] O 3 > C s O 3 > R b O 3 > K O 3 {displaystyle {mathsf {[(CH_{3})_{4}N]O_{3}>CsO_{3}>RbO_{3}>KO_{3}}}}

Они также разлагаются при действии воды:

4 K O 3 + 2 H 2 O → 4 K O H + 5 O 2 {displaystyle {mathsf {4KO_{3}+2H_{2}O ightarrow 4KOH+5O_{2}}}}

Кроме того, в реакции образуется пероксид водорода и гидроксильные радикалы OH•.

Озонид аммония распадается по реакции

4 N H 4 O 3 → 2 N H 4 N O 3 + 4 H 2 O + O 2 {displaystyle {mathsf {4NH_{4}O_{3} ightarrow 2NH_{4}NO_{3}+4H_{2}O+O_{2}}}}

Озонид бария (Ba(O3)2) — бесцветные кристаллы.

Применение

Из-за низкой устойчивости озониды не находят практического применения. Предлагалось их использовать как источник кислорода в поглотительных регенерирующих воздух системах.