超酸化ナトリウム

超酸化ナトリウム：性質と生成方法

超酸化ナトリウムは、アルカリ金属であるナトリウムの超酸化物です。化学式はNaO₂で表され、特徴的な常磁性を示す物質として知られています。その生成方法、化学的性質、結晶構造について詳しく見ていきましょう。

生成方法

超酸化ナトリウムは、主に以下の2つの方法によって合成されます。

1. 高温高圧下での反応: 過酸化[ナトリウム]と[酸素]を、500℃以上の高温と300気圧以上の高圧条件下で反応させることで生成します。この反応は、過酸化ナトリウムにさらに酸素を付加させる過程であり、以下の化学式で表すことができます。


Na₂O₂ + O₂ → 2NaO₂


2. ナトリウムと酸素の直接反応: ナトリウムのアンモニア溶液に酸素を反応させることによっても生成が可能です。この方法は、高温高圧条件を必要としないため、比較的穏やかな条件下で超酸化ナトリウムを得ることができます。反応式は以下の通りです。


Na + O₂ → NaO₂

化学的性質

超酸化ナトリウムは、強い常磁性を示すことから、超酸化物イオン(O₂⁻)を含むと推測されています。このイオンは、酸素分子が1個の電子を受け取った状態であり、不対電子を持つため常磁性を示します。

また、超酸化[ナトリウム]]は水と容易に反応し、加水分解を起こします。この反応によって、過酸化ナトリウム]と[水酸化ナトリウム]の混合物が生成されます。この[[加水分解反応は、超酸化ナトリウムの取り扱いにおいて注意すべき点です。

結晶構造

超酸化ナトリウムの結晶構造は温度によって変化することが知られています。

−77℃以下では、白鉄鉱型構造をとります。
−77℃から−50℃の間では、黄鉄鉱型構造をとります。
* −50℃以上では、塩化ナトリウム型構造(NaCl型)に類似した構造をとります。

このように、超酸化ナトリウムの結晶構造は温度依存性を示し、低温では硫化鉱物である白鉄鉱や黄鉄鉱と類似した構造、高温では塩化ナトリウムと類似した構造をとることが特徴です。

まとめ

超酸化ナトリウムは、高温高圧下での反応やナトリウムのアンモニア溶液を用いた反応によって合成されるナトリウムの超酸化物です。常磁性を持ち、水と容易に加水分解する性質を持つため、取り扱いには注意が必要です。その結晶構造は温度によって変化する特徴も持っています。これらの性質は、超酸化ナトリウムの様々な応用可能性を考える上で重要な情報となります。

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