پراکسید سدیم یک ترکیب معدنی به شکل جامد زرد مایل به سفید می باشد که در صورت مخلوط شدن با مواد قابل احتراق بر اثر اصطکاک، حرارت یا تماس با رطوبت به آسانی مشتعل می شود و ممکن است تحت تأثیر طولانی مدت گرما تجزیه شود و باعث خوردگی ظروف شود.

این ماده با تقارن شش ضلعی متبلور می شود و پس از گرم شدن، فرم شش ضلعی در ۵۱۲ درجه سانتی گراد به مرحله ای از تقارن ناشناخته منتقل می شود. با گرم شدن بیشتر از نقطه جوش ۶۵۷ درجه سانتی گراد، این ترکیب به Na_۲O تجزیه می شود و O_۲ را آزاد می کند:

۲Na_۲O_۲ → ۲Na_۲O + O_۲

این ماده یک منبع سدیم از نظر حرارتی بسیار نامحلول می باشد و برای کاربردهای شیشه ای، نوری و سرامیکی مناسب است. ترکیبات اکسیدی رسانای الکتریسیته نیستند و با این حال، برخی از اکسیدهای ساخت یافته پروسکایت به طور الکترونیکی در کاتد پیل های سوختی اکسید جامد و سیستم های تولید اکسیژن کاربرد دارند.

آنها ترکیباتی هستند که حداقل یک آنیون اکسیژن و یک کاتیون فلزی دارند و به طور معمول در محلول های آبی نامحلول و بسیار پایدار هستند و در سازه های سرامیکی به سادگی تولید کاسه های سفالی به قطعات الکترونیکی پیشرفته و در اجزای سازه ای سبک وزن در کاربردهای هوافضا و الکتروشیمیایی مانند پیل های سوختی که در آنها رسانایی یونی از خود نشان می دهند، مفید هستند.

خواص و مشخصات شناسایی

تولید سدیم پراکسید

اکتاهیدرات از طریق تصفیه هیدروکسید سدیم با پراکسید هیدروژن تولید می شود. پراکسید سدیم را می توان با واکنش سدیم فلزی با اکسیژن در دمای ۱۳۰-۲۰۰ درجه سانتی گراد در مقیاس بزرگ تهیه کرد، فرآیندی که اکسید سدیم تولید می کند و سپس در مرحله جداگانه اکسیژن را جذب می کند:

۴Na + O_۲ → ۲Na_۲O

۲Na_۲O + O_۲ → ۲Na_۲O_۲

همچنین ممکن است این ماده با عبور گاز ازن بر روی یدید سدیم جامد در داخل لوله پلاتین یا پالادیوم تولید گردد. ازن سدیم را اکسید کرده و پراکسید سدیم را تشکیل می دهد. ید را می توان با حرارت ملایم تصعید کرد و پلاتین یا پالادیوم واکنش را کاتالیز می کند و توسط پراکسید سدیم مورد حمله قرار نمی گیرد.

کاربردهای سدیم پراکسید

پراکسید سدیم بر اساس واکنش زیر هیدرولیز انجام می دهد تا هیدروکسید سدیم و پراکسید هیدروژن به دست آید:

Na_۲O_۲ + ۲H_۲O → ۲NaOH + H_۲O_۲

از این ماده برای سفید کردن خمیر چوب برای تولید کاغذ و منسوجات استفاده می شود و در حال حاضر عمدتا برای عملیات آزمایشگاهی تخصصی، به عنوان مثال، استخراج مواد معدنی از سنگ معدن های مختلف به کار می رود.

پراکسید سدیم ممکن است با نام تجاری Solozone و Flocool شناخته شود. این ماده در آماده سازی شیمیایی، پراکسید سدیم به عنوان یک عامل اکسید کننده به کار می رود. واکنش این ماده با دی اکسید کربن برای تولید اکسیژن و کربنات سدیم به عنوان منبع اکسیژن مورد استفاده قرار می گیرد:

۲Na_۲O_۲ + ۲CO_۲ → ۲Na_۲CO_۳ + O_۲

بنابراین، سدیم پراکسید مخصوصاً در وسایل غواصی، زیردریایی ها و غیره مفید است و همچنین پراکسید لیتیوم و سوپراکسید پتاسیم کاربردهای مشابهی دارند.

سوپراکسید سدیم در مقابل پراکسید سدیم!

هدایت ذاتی در مراحل تخلیه باتری سدیم -هوا و بررسی سوپراکسید سدیم در مقابل پراکسید سدیم در این نوع کاربرد، عنوان مقاله ای می باشد که در سال ۲۰۱۵ میلادی منتشر شده است.

بر اساس چکیده این کار، محصول تخلیه اولیه در باتری های سدیم -هوا در برخی آزمایش ها پراکسید سدیم گزارش شده است، در حالی که در برخی دیگر سوپراکسید سدیم، مشاهده شده است.

نکته مهم این است که سلول هایی که به NaO_۲ تخلیه می شوند از پتانسیل شارژ کمتری برخوردارند، در حالی که سلول هایی که به Na_۲O_۲ تخلیه می شوند اینگونه نیستند که این تفاوت ها می تواند ناشی از رسانایی بالاتر در سوپراکسید باشد.

با این حال، با توجه به اینکه انتقال بار در سوپراکسیدها نسبتاً ناشناخته است، این توضیح همچنان به صورت یک پیشنهاد می باشد. در اینجا، روش های عملکردی چگالی و شبه ذرات GW برای روند مقایسه ای رسانایی مراحل تخلیه Na-O_۲ با محاسبه غلظت و تحرک حامل های بار ذاتی در پراکسید سدیم و سوپراکسید سدیم استفاده می شود.

پیش بینی می شود که هر دو ترکیبات عایق الکتریکی باشند و بندگپ های آن بیش از ۵ eV باشد. در مورد پراکسید سدیم، خواص انتقال مشابه مواردی است که قبلاً برای پراکسید لیتیوم گزارش شده بود، که نشان دهنده رسانایی کلی کم است.

در زمینه باتری های سدیم -هوا، رسانایی الکترونیکی پایین ارائه شده توسط NaO_۲ نشان می دهد که افزایش جابجایی کلی در این مرحله به نظر نمی رسد که دارای پتانسیل های مازاد کم در ارتباط با تجزیه آن باشد. در مقابل، افزایش کارایی سلول های مبتنی بر سوپراکسید سدیم به عوامل دیگری مانند کاهش تمایل به تجزیه الکترولیت نسبت داده می شود.