Superossidi: ione superossido

Superossidi: la Chimica dell’Ione Superossido

I superossidi, formati dall’anione O₂^–, sono il risultato della riduzione dell’ossigeno molecolare. La configurazione elettronica dell’ossigeno e i dodici elettroni di valenza presenti nella molecola O₂ trovano collocazione negli orbitali molecolari σ_2s, σ_2s*, σ_2p, π_2p, π_2p e π_2p*.

L’ione superossido O₂^– differisce dalla molecola O₂ per la presenza di un elettrone in più, che si colloca in uno degli orbitali degeneri π di antilegame, provocando un indebolimento del legame e conferendo proprietà paramagnetiche. Con carica netta negativa -1 e un solo elettrone spaiato, l’ione O₂^– mostra il fenomeno del paramagnetismo, e il numero di ossidazione di ciascun ossigeno presente nello ione è – ½.

Ruolo dei Metalli Alcalini

I metalli alcalini come potassio, rubidio e cesio possono formare solidi cristallini di colore giallo all’arancione con la formula KO₂, RbO₂ e CsO₂ a pressioni prossime a quella atmosferica. Il superossido di sodio, invece, può essere ottenuto dalla reazione del perossido di sodio Na₂O₂ con O₂ a 500 °C e alla pressione di 300 atm.

La dissoluzione in acqua dei superossidi alcalini porta alla formazione dell’ione O₂^–, che subisce una reazione di disproporzione sensibile al pH. I superossidi di metalli alcalini allo stato solido possono decomporsi secondo reazioni endotermiche e essere utilizzati come fonte di ossigeno. Inoltre, essi cristallizzano con la struttura di CaC₂ distorta, e si trovano anche in piccole quantità come soluzioni solide nei perossidi di magnesio, zinco e cadmio.

Proprietà Ossidanti e Reattività

I superossidi sono agenti ossidanti molto energici e reagiscono vigorosamente con l’acqua, generando HO₂^– e OH^–. La reazione dei superossidi, in particolare quello di potassio, con CO₂ ha un’importanza tecnica nella rimozione di CO₂ e nella rigenerazione di ossigeno.

In conclusione, i superossidi, con le loro caratteristiche proprietà e reattività, rappresentano un interessante oggetto di studio per la chimica e trovano diverse applicazioni pratiche nell’industria e nella ricerca scientifica.