氧化劑

氧化劑

在氧化還原反應中,獲得電子的物質稱作氧化劑,與此對應,失去電子的物質稱作還原劑。狹義地說,氧化劑又可以指可以使另一物質得到氧的物質,以此類推,氟化劑是可以使物質得到氟的物質,氯化劑、溴化劑等亦然。(註:這兩種定義有不同,前者強調電子的得失,後者則強調氧元素的得失。根據前者定義,一些物質,如二氟化氙是強氧化劑,而根據後者定義,則為氟化劑。本詞條主要描述前者。)含有容易得到電子元素的物質,即氧化性強的物質常用氧化劑。

基本信息

化學性質

氧化劑氧化劑
氧化劑具有的得電子的性質稱為氧化性,氧化性的決定因素是該物質中高價態元素的得電子傾向。在溶液中,根據雙電層理論,氧化性的大小反映為氧化劑的標準氫電極電勢:電勢越高,則氧化性越強;電勢越低,則氧化性越弱,相對應的,其還原態的還原性則越強。在水中,大部分氧化劑的氧化反應分為三個步驟:解離,親和,合。這三步決定了氧化反應半反應的焓,對氧化劑的氧化性有非常大的影響。氫離子也對含氧的氧化劑的氧化性起到非常大的作用,原因是氫離子具有非常大的反極化能力,使得X-O鍵不穩定(X指氧化劑中心原子)。因此一般在酸性條件下,含氧化劑的氧化性比其在鹼性時強。對於一些不受氫離子影響的物種,如Cl2,Br2等,其氧化性則與pH無關。另外,氧化劑的氧化性還受到分子對稱性的影響,一般分子越對稱越穩定,如高氯酸在水中完全電離出高氯酸根,其對稱性相當好,使得高氯酸根在水中的氧化性並不是很強。因此對於金屬含氧酸,一般是高價態氧化性不如低價態。

基本分類

根據物質的得電子能力強弱,可將其分為強氧化劑、中等強度氧化劑與弱氧化劑,以大致描述其在氧化還原反應中的表現。然而這個分類的界線是模糊的,有時以氧氣(O2/H2O,E∅=1.229V[2])和鐵離子(Fe3+/Fe2+,E∅=0.771V)為界,氧化性超過氧氣的物種為強氧化劑,弱於鐵離子的為弱氧化劑,介於兩者之間的為中等強度氧化劑。
按其危險性大小,分為一級氧化劑和二級氧化劑。
氧化劑按照化學組成分為無機氧化劑和有機氧化劑。又可按照氧化反應所要求的介質分為以下3類:
(1)酸性介質氧化劑(過氧化氫過氧乙酸、重鉻酸鈉、鉻酸、硝酸、高錳酸鉀、過硫酸銨)。
(2)鹼性介質氧化劑(次氯酸鈉、過碳酸鈉、過硼酸鈉、過硼酸鉀)。
(3)中性氧化劑(溴、碘)。

套用領域

在冶金中常用氧化劑以去除雜質而提純所熔煉的金屬,如煉鋼過程中所用的氧化劑有鐵礦石、鐵磷、空氣或工業純氧等。在化學電池中,常用氧化劑以去除正極上所放出的氧,稱為“去除劑”,如乾電池中所用的二氧化錳
在化學工業中,廣泛用於多種原料和成品生產。

常見氧化劑

氧化劑氧化劑
常見的氧化劑中,氟氣的氧化性最強,相應的,氟離子的還原性最弱,實際上,僅有少數化合物能氧化氟離子生成氟氣,且基本為歧化反應。凡品名中有“高”、“重”、“過”字的,如高氯酸鹽、高錳酸鹽、重鉻酸鹽,過氧化鈉等,都屬於此類物質。常見的氧化劑有氧氣(或空氣)、氯氣、重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、高錳酸鉀、硝酸等。常見的這類物質有:氯酸鹽:ClO3-;高氯酸鹽:ClO4-;無機過氧化物:Na2O2、K2O2、MgO2、CaO2、BaO2、H2O2;硝酸鹽:NO3-;高錳酸鹽:MnO4-。舉例:典型的非金屬單質如F2、Cl2、O2、Br2、I2、S、Si等(其氧化性強弱與非金屬活動性基本一致);含有變價元素的高價化合物,如KMnO4、KClO3、濃H2SO4、HNO3、MnO2、FeCl3等;金屬陽離子如:Fe3+、Cu2+等。

注意事項

選擇氧化劑應當考慮如下幾點:(1)氧化效率和用量。(2)與被氧化體系配合性,在反應過程中穩定,不易揮發降低效力,不發生副反應,不影響最終產品的性能。(3)氧化劑本身在儲存過程中不易變質失效。(4)使用複合氧化劑製得的膠黏劑明顯優於單一氧化劑的作用。(5)低毒安全,不損害健康,不污染環境。(6)價廉易得。

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