Natriumperoxid
# Natriumperoxid

Natriumperoxid ist das Peroxid des Natriums und Salz des Wasserstoffperoxides. Es besitzt die Summenformel $Na_2O_2.$

## Geschichte

Natriumperoxid wurde erstmals im Jahre 1811 von J. L. Gay-Lussac und L. J. Thénard durch Verbrennen von Natrium hergestellt. Der erste industrielle Herstellprozess wurde 1891 von H. Castner als Blockprozess entwickelt und ab 1899 bei der Degussa in Rheinfelden durchgeführt. Ab 1928 wurde ein kontinuierliches Drehrohrofen-Verfahren eingeführt.

## Darstellung und Gewinnung

Die technische Herstellung von Natriumperoxid erfolgt durch die Verbrennung von Natrium in einer Luftatmosphäre.

    ${\ce {2 Na + O2 -> Na2O2}}$

Die Reaktion verläuft mit −511,2 $kJ·mol^{−1}$ $(Na_2O_2)$ stark exotherm. Das Verfahren wird zur Vermeidung lokaler Überhitzungen, die den Zerfall des gebildeten Produktes bewirken würden, im Gegenstromprinzip durchgeführt. Frisches Natrium trifft dabei auf eine sauerstoffärmere, verbrauchte Luft, wobei zunächst bei Temperaturen zwischen 150 °C und 200 °C eine Oxidation zum Natriumoxid erfolgt. Bei diesem Schritt wird mit −431,6 $kJ·mol^{−1}$ $(Na_2O)$ der größte Teil der Gesamtreaktionswärme freigesetzt.

    ${\ce {4 Na + O2 -> 2 Na2O}}$

Dieses wird dann mit frischer Luft bei 350 °C zum Zielprodukt weiter umgesetzt. Hier werden noch −79,6 $kJ·mol^{−1}$ $(Na_2O_2)$ freigesetzt.

    ${\ce {2 Na2O + O2 -> 2 Na2O2}}$

Im Labor lässt sich das Peroxid als Octahydrat durch Fällung einer konzentrierten Natriumhydroxidlösung mit Wasserstoffperoxid darstellen:

    ${\ce {2 NaOH + H2O2 ->[H_2O] Na2O2 * 8 H2O}}$

## Eigenschaften

Natriumperoxid ist ein farbloses Pulver, das durch Verunreinigung mit gelbem Natriumhyperoxid auch gelblich gefärbt sein kann. Die Verbindung ist bis 500 °C thermisch stabil und lässt sich bei 675 °C nahezu unzersetzt schmelzen. Sie ist stark hygroskopisch. Mit Wasser reagiert Natriumperoxid zu Natriumhydroxid und Wasserstoffperoxid.

    ${\ce {Na2O2 + 2 H2O -> 2 NaOH + H2O2}}$

Diese Reaktion verläuft stark exotherm, so dass es bei unzureichender Kühlung zu einem Anstieg der Temperatur in einen Bereich kommen kann, in dem sich das Produkt Wasserstoffperoxid zersetzt. Dabei wird lebhafte Sauerstoffentwicklung beobachtet.

    ${\ce {Na2O2 + H2O -> 2 NaOH + 1/2 O2}}$

Die Verbindung ist ein starkes Oxidationsmittel, das mit oxidierbaren Stoffen wie Schwefel, Kohlenstoff oder Aluminiumpulver explosionsartig reagieren kann.

Die Verbindung hat eine hexagonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe P62m (Raumgruppen-Nr. 189)Vorlage:Raumgruppe/189. Die Standardbildungsenthalpie von Natriumperoxid beträgt $ΔH_f^0$ = −513 kJ/mol. Es existieren weiterhin mit dem Dihydrat $Na_2O_2·2H_2O$ und dem Oktahydrat $Na_2O_2·8H_2O$ zwei Hydrate, ein Diperhydrat $Na_2O_2·2H_2O_2$ und ein gemischtes Hydrat-Perhydrat $Na_2O_2·2H_2O_2·4H_2O.$

## Verwendung

In der Industrie wird Natriumperoxid als Oxidations- und Bleichmittel verwendet. Ausgedehnte Anwendung findet die Verbindung in der Textil- und Papierbleiche. Die in wässriger Lösung vorhandene Natronlauge wird durch den Zusatz von Schwefelsäure neutralisiert bzw. mittels Magnesiumsulfat ausgefällt. Es findet unter anderem zur $CO_2-Absorption$ und Sauerstoffproduktion (z. B. in Atemschutzgeräten, U-Booten oder Raumstationen) Verwendung. In der Raumfahrt wird allerdings das leichtere Lithiumperoxid bevorzugt.

    ${\ce {Na2O2 + CO2 -> Na2CO3 + 1/2 O2}}$

In der organischen Synthese dient es als Reagenz zur Epoxidierung von α,β-ungesättigten Carbonylverbindungen und bei der direkten Sulfonierung von Methan mittels Schwefeltrioxid bei der Herstellung von Methansulfonsäure.

    ${\ce {CH4 + SO3 -> CH3SO3H}}$

Im Kationentrennungsgang kann Natriumperoxid anstelle der Mischung Natronlauge/Wasserstoffperoxid zum alkalischen Sturz verwendet werden.

