Peroxidy, hyperoxidy a ozonidy

V bežnom oxide je každý atóm kyslíka viazaný len na iný prvok a má oxidačné číslo −II (pozri lekciu Oxidy a podvojné oxidy). Kyslík však dokáže vytvoriť väzbu aj sám so sebou. Potom vznikajú viacatómové anióny zložené len z kyslíka:

anión	názov aniónu	náboj	oxidačné číslo O	štruktúra
O²⁻	oxidový	−2	−II	samostatný atóm
O₂²⁻	peroxidový	−2	−I	O–O
O₂⁻	hyperoxidový	−1	−½	O–O
O₃⁻	ozonidový	−1	−⅓	O–O–O
HO₂⁻	hydrogenperoxidový	−1	−I	H–O–O

Oxidačné čísla −½ a −⅓ nie sú chyba. Vyjadrujú, že náboj −1 je rozdelený medzi dva alebo tri rovnocenné atómy kyslíka (pozri lekciu Oxidačné číslo).

Peroxidy obsahujú anión O₂²⁻, v ktorom má každý kyslík oxidačné číslo −I. Názov tvoríme ako pri oxidoch: peroxid + prídavné meno s koncovkou podľa oxidačného čísla kovu.

vzorec	názov	poznámka
H₂O₂	peroxid vodíka	dezinfekcia, bielenie vlasov
Na₂O₂	peroxid sodný	vzniká pri horení sodíka
Li₂O₂	peroxid lítny
BaO₂	peroxid bárnatý	kedysi surovina na výrobu H₂O₂
CaO₂	peroxid vápenatý
SrO₂	peroxid strontnatý
ZnO₂	peroxid zinočnatý

Najznámejší je peroxid vodíka H₂O₂ (štruktúra H–O–O–H). Pozor na názov: nehovoríme „peroxid vodný“, ale peroxid vodíka. Jeho 3 % roztok sa predáva v lekárni ako dezinfekcia. Ochotne sa rozkladá na vodu a kyslík:

$$\mathrm{2\,H_2O_2 \to 2\,H_2O + O_2}$$

Túto reakciu krásne vidno v pokuse Slonia zubná pasta. Peroxid vodíka je aj oxidovadlom pri chemiluminiscencii luminolu.

Hyperoxidy obsahujú anión O₂⁻ s nábojom −1 a kyslík v nich má oxidačné číslo −½. Tvoria ich hlavne najreaktívnejšie alkalické kovy. V medzinárodnej literatúre sa volajú aj superoxidy.

vzorec	názov
KO₂	hyperoxid draselný
NaO₂	hyperoxid sodný
RbO₂	hyperoxid rubídny
CsO₂	hyperoxid cézny

Hyperoxid draselný sa používa v dýchacích prístrojoch banských záchranárov a na ponorkách. Viaže vydychovaný oxid uhličitý a zároveň uvoľňuje kyslík:

$$\mathrm{4\,KO_2 + 2\,CO_2 \to 2\,K_2CO_3 + 3\,O_2}$$

Ozonidy obsahujú anión O₃⁻ s nábojom −1, kyslík má −⅓. Vznikajú reakciou ozónu s hydroxidmi alkalických kovov a sú málo stále (viac o ozóne v lekcii Ozón).

vzorec	názov
KO₃	ozonid draselný
NaO₃	ozonid sodný
RbO₃	ozonid rubídny
CsO₃	ozonid cézny

Keď od molekuly H₂O₂ odtrhneme iba jeden katión H⁺, zostane anión HO₂⁻, ktorý voláme hydrogenperoxidový. Predpona hydrogen- hovorí, že v anióne zostal vodík, rovnako ako neskôr pri hydrogensoliach (napríklad hydrogenuhličitan).

vzorec	názov
NaHO₂	hydrogenperoxid sodný
KHO₂	hydrogenperoxid draselný
Ba(HO₂)₂	hydrogenperoxid bárnatý

Pri báriu potrebujeme dva anióny HO₂⁻, preto ich dáme do zátvorky.

Postup je rovnaký ako v lekcii Od názvu k vzorcu, len namiesto oxidačných čísel počítame s nábojmi iónov a skupinu kyslíkov berieme ako jeden nedeliteľný celok.

Príklad 1: peroxid sodný

Na⁺ a O₂²⁻. Na vyrovnanie náboja −2 treba dva katióny Na⁺: Na₂O₂. Index 2 pri kyslíku patrí k aniónu, preto sa nekráti. Zápis „NaO“ by bol nesprávny.

Príklad 2: peroxid vápenatý

Ca²⁺ a O₂²⁻. Náboje +2 a −2 sa vyrovnajú v pomere 1 : 1: CaO₂.

Príklad 3: hyperoxid sodný

Na⁺ a O₂⁻. Pomer 1 : 1: NaO₂.

V interaktívnom cvičení pod textom máš k dispozícii tri anióny O₂²⁻, O₂⁻ a O₃⁻. Vyber katión, meň počty a sleduj, ako sa mení vzorec aj názov. Všimni si, že skupina kyslíkov sa pri zmene počtu nikdy „nerozpadne“.

Vzorec BaO₂ a PbO₂ vyzerajú rovnako, ale ide o úplne iné látky. Rozhodne oxidačné číslo kovu:

1. Zisti, aké oxidačné čísla kov bežne má.
2. Predpokladaj, že kyslík má −II, a dopočítaj oxidačné číslo kovu.
3. Ak vyjde nemožná hodnota (sodík +II, bárium +IV), ide o peroxid alebo hyperoxid.

vzorec	ak by O malo −II	je to možné?	záver
BaO₂	Ba +IV	nie, Ba má len +II	peroxid bárnatý
PbO₂	Pb +IV	áno	oxid olovičitý
Na₂O₂	Na +II	nie, Na má len +I	peroxid sodný
MnO₂	Mn +IV	áno	oxid manganičitý
KO₂	K +IV	nie, K má len +I	hyperoxid draselný

Peroxidy, hyperoxidy a ozonidy tvoria takmer výlučne alkalické kovy, kovy alkalických zemín a zinok. Pri prechodných kovoch, ktoré majú vyššie oxidačné čísla (Pb, Mn, Sn, Ti), ide spravidla o obyčajný oxid.

Pekne to ukazujú alkalické kovy (pozri lekciu Alkalické kovy). Pri horení na vzduchu vytvorí každý z nich iný produkt:

• lítium hlavne oxid: 4 Li + O₂ → 2 Li₂O,
• sodík hlavne peroxid: 2 Na + O₂ → Na₂O₂,
• draslík, rubídium a cézium hyperoxidy: K + O₂ → KO₂.

• Krátenie indexov pri peroxide. Na₂O₂ nie je možné vykrátiť na NaO, lebo O₂²⁻ je jeden anión. Kráti sa len pomer katiónov a aniónov, nie atómy vnútri aniónu.
• Kyslík vždy −II. Pri Na₂O₂ by potom sodík vyšiel +II. Ak ti vyjde nezmysel, hľadaj peroxid.
• Každé MO₂ je peroxid. PbO₂, MnO₂ či SnO₂ sú oxidy, lebo tieto kovy môžu mať +IV.
• Zámena hyperoxidu a peroxidu. KO₂ nie je peroxid draselný. Peroxid draselný by mal vzorec K₂O₂. V KO₂ je anión O₂⁻, teda hyperoxid.
• Nesprávny názov H₂O₂. Správne je peroxid vodíka.