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超氧化物(英语:Superoxide)是含有超氧离子(超氧根离子,分子式: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也是还原剂,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。
超氧化物 | |
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![]() | |
IUPAC名 超氧离子(1-) | |
系统名 dioxidan-2-idyl | |
识别 | |
CAS号 | 11062-77-4 ![]() |
PubChem | 5359597 |
ChemSpider | 4514331 |
SMILES |
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性质 | |
化学式 | O2− |
摩尔质量 | 32 g·mol⁻¹ |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
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、RbO2、KO2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−先部分与质子反应生成超氧酸(HO2,pKa约为4.88),然后发生如下反应:
其他制备超氧化物的方法包括:
碱土金属中,钡和钙的超氧化物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。
生物氧化中,一个氧气分子完全还原需要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。