Unterschied zwischen Peroxid und Superoxid

Hauptunterschied - Peroxid gegen Superoxid

Ein Oxid ist eine chemische Verbindung, die ein oder mehrere Sauerstoffatome enthält. Oxide können Oxide sein, die Oxidanionen enthalten (O^2-) Peroxide, die Peroxidanionen enthalten (O^-) oder Superoxide mit Superoxidanion (O₂^-). Ein Peroxid ist jede Verbindung, die aus einer Sauerstoff-Sauerstoff-Einfachbindung besteht. Dies kann entweder in Form eines Anions oder zwischen anderen Atomen des Moleküls sein. Wasserstoffperoxid ist das einfachste Peroxid, das gefunden werden kann. Superoxid besteht aus hochreaktiven Sauerstoffatomen. Superoxide werden nur von Alkalimetallen gebildet (Elemente der Gruppe 1). Der Hauptunterschied zwischen Peroxid und Superoxid ist das Der Oxidationszustand von Sauerstoff in Peroxid ist -1, während der Oxidationszustand von Sauerstoff in Superoxid -1/2 ist.  

Wichtige Bereiche

1. Was ist Peroxid?
     - Definition, Struktur, Beispiele
2. Was ist Superoxid?
     - Definition, Struktur, Beispiele
3. Was ist der Unterschied zwischen Peroxid und Superoxid?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Alkalimetall, Erdalkalimetalle, Anionen, Bindungslänge, Metalle, Nichtmetalle, Oxid, Peroxid, Peroxidanionen, Peroxo, Superoxid

Was ist Peroxid?

Ein Peroxid ist jede Verbindung, die aus einer Sauerstoff-Sauerstoff-Einfachbindung besteht. Daher ist das Hauptmerkmal zur Identifizierung einer Peroxidverbindung das Vorhandensein dieser kovalenten O-O-Bindung. Manchmal kann diese Bindung als Anion in einer ionischen Verbindung beobachtet werden. Dann wird es in Symbolen als O angegeben₂^-2. Dies nennt man das Peroxidanion. Wenn die O-O-Bindung in einer kovalenten Verbindung gefunden wird, spricht man von a Peroxogruppe oder Peroxidgruppe.

Abbildung 1: H₂O₂ ist das einfachste Peroxid

In der Peroxidgruppe beträgt der Oxidationszustand eines Sauerstoffatoms -1. Normalerweise zeigt Sauerstoff bevorzugt den Oxidationszustand 0 oder -2. Da jedoch zwei Sauerstoffatome miteinander verbunden sind, erhält ein Sauerstoffatom einen Oxidationszustand von -1. In dem Peroxidanion hat ein Sauerstoffatom eine elektrische Ladung von -1, da die Gesamtladung des Anions -2 ist.

Ionische Peroxide bestehen aus einem Peroxidanion, das an Alkalimetallionen oder Erdalkalimetallionen als Kation gebunden ist. Einige Beispiele sind Natriumperoxid (Na₂O₂), Kaliumperoxid (K₂O₂), Magnesiumperoxid (MgO) usw. Kovalente Peroxidverbindungen bestehen aus einer O-O-Einfachbindung, die direkt an andere Atome im Molekül gebunden ist; zum Beispiel Wasserstoffperoxid (H₂O₂) und Peroxymonosulfonsäure (H₂SO₅).

Peroxide können in biologischen Systemen und in der Natur gefunden werden. Zum Beispiel verwenden einige Enzyme in unseren Zellen Peroxide, um bestimmte Reaktionen zu katalysieren. Einige Pflanzenarten verwenden Peroxidverbindungen als Signalchemikalien. Peroxide werden auch im Labormaßstab eingesetzt. Es ist in der organischen Chemie sehr nützlich, um das Anti-Markovnikov-Produkt aus einer organischen Reaktion zu erhalten.

Was ist Superoxid?

Superoxide sind Verbindungen, die das Anion O enthalten₂^-. In der Superoxidgruppe beträgt der Oxidationszustand eines Sauerstoffatoms -1/2. Normalerweise zeigt Sauerstoff bevorzugt den Oxidationszustand 0 oder -2. Da jedoch zwei Sauerstoffatome miteinander verbunden sind, erhält ein Sauerstoffatom einen Oxidationszustand von -1/2. In dem Superoxidanion, ein Sauerstoffatom hat eine elektrische Ladung von 1/2, da die Gesamtladung des Anions -1 beträgt.

Abbildung 2: Chemische Struktur von Superoxidanionen

Dieses Anion besteht auch aus einer O-O-Einfachbindung. Das Superoxidanion ist hochreaktiv, da der Oxidationszustand -1/2 nicht stabil ist. Superoxidanion wird als freies Radikal angesehen, das Paramagnetismus aufweist. Dies ist auf das Vorhandensein eines ungepaarten Elektrons an einem Sauerstoffatom zurückzuführen (wie im obigen Bild gezeigt)..

Der Bindungsabstand für die O-O-Bindung im Superoxidanion beträgt etwa 1,33^OA. Nur Alkalimetalle neigen zur Bildung von Superoxidverbindungen. Sie bilden die Superoxidverbindung durch direkte Reaktion mit O₂. Die Superoxide von Alkalimetallen schließen NaO ein₂, KO₂, RbO₂ und CsO₂. Hier hat das Metall +1 elektrische Ladung. Dementsprechend sollte das Anion eine elektrische Ladung von -1 aufweisen, um die Verbindung zu neutralisieren.

Wenn diese Superoxidverbindungen in Wasser gelöst werden, wird das System schnell disproportioniert. Disproportionierung ist eine Redoxreaktion, bei der eine Verbindung mit einem intermediären Oxidationszustand in zwei verschiedene Verbindungen umgewandelt wird. Hier reagieren Superoxidanion und Wasser zu O₂ und OH^- Ion.

4O₂^-   +   2H₂O → 3O₂   +   4OH^-

Diese Reaktion ist der Grund, warum Kalium-Superoxid als Sauerstoffquelle in chemischen Sauerstoffgeneratoren in Raumfähren und U-Booten verwendet wird.

Unterschied zwischen Peroxid und Superoxid

Definition

Peroxid: Ein Peroxid ist jede Verbindung, die aus einer Sauerstoff-Sauerstoff-Einfachbindung besteht.

Superoxid: Superoxide sind Verbindungen, die das Anion O enthalten₂^-.

Chemische Formel

Peroxid: Die chemische Formel des Peroxidanions ist O₂^-2.

Superoxid: Die chemische Formel des Superoxidanions ist O₂^-.

Elektrische Ladung

Peroxid: Die elektrische Ladung des Peroxidions beträgt -2.

Superoxid: Die elektrische Ladung des Superoxidions beträgt -1.

Bondlänge

Peroxid: Die O-O-Bindungslänge in Peroxidion beträgt 1,49 ° A.

Superoxid: Die O-O-Bindungslänge im Superoxidion beträgt 1,33 ° A.

Natur

Peroxid: Metalle (wie Alkalimetalle) und Nichtmetalle (wie Wasserstoff) können Peroxidverbindungen bilden.

Superoxid: Nur Alkalimetalle können Superoxidverbindungen bilden.

Beispiele

Peroxid: Beispiele für Peroxidverbindungen schließen Na 2 O ein₂, K2O₂, Rb2O₂ und _Cs2O2

Superoxid: Beispiele für Superoxidverbindungen schließen NaO ein₂, KO₂, RbO₂ und CsO_2.

Fazit

Peroxid und Superoxid sind Oxide, die Sauerstoffatome enthalten. Der Hauptunterschied zwischen Peroxid und Superoxid ist, dass der Oxidationszustand von Sauerstoff in Peroxid -1 ist, während der Oxidationszustand von Sauerstoff in Superoxid -1/2 ist. 

Referenz:

1. „12.4: Peroxide und Superoxide“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 21. Juli 2016, hier verfügbar.
2. „Superoxide“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 15. Dezember 2017, hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. "H2O2-Gasstruktur" Von SVG: Sassospicco; Raster: Walkerma - Datei: H2O2 structure.png (GFDL) über Commons Wikimedia
2. "Superoxide" (Public Domain) über Commons Wikimedia