Неорганические озониды

У этого термина существуют и другие значения, см. Озониды.

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

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^[1] 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:

${\displaystyle {\mathsf {4KOH+4O_{3}\rightarrow 4KO_{3}+2H_{2}O+O_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Sr(OH)_{2}+4O_{3}\rightarrow 2Sr(O_{3})_{2}+2H_{2}O+O_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {KO_{2}+O_{3}\rightarrow KO_{3}+O_{2}}}}$

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:

${\displaystyle {\mathsf {2RbO_{3}\rightarrow 2RbO_{2}+O_{2}}}}$

Устойчивость озонидов снижается в ряду

${\displaystyle {\mathsf {[(CH_{3})_{4}N]O_{3}>CsO_{3}>RbO_{3}>KO_{3}}}}$

Они также разлагаются при действии воды:

${\displaystyle {\mathsf {4KO_{3}+2H_{2}O\rightarrow 4KOH+5O_{2}}}}$

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

Озонид аммония распадается по реакции

${\displaystyle {\mathsf {4NH_{4}O_{3}\rightarrow 2NH_{4}NO_{3}+4H_{2}O+O_{2}}}}$

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.