氧化劑是在氧化還原反應(yīng)中,獲得電子的物質(zhì)。氧化劑具有氧化性,得到電子化合價降低,發(fā)生還原反應(yīng),得到還原產(chǎn)物。
簡介
在氧化還原反應(yīng)中,獲得電子的物質(zhì)稱作氧化劑,與此對應(yīng),失去電子的物質(zhì)稱作還原劑。狹義地說,氧化劑又可以指可以使另一物質(zhì)得到氧的物質(zhì),以此類推,氟化劑是可以使物質(zhì)得到氟的物質(zhì)。氯化劑、溴化劑等亦然。
(注:這兩種定義有不同,前者強(qiáng)調(diào)電子的得失,后者則強(qiáng)調(diào)氧的得失。根據(jù)前者定義,一些物質(zhì),如二氟化氙是強(qiáng)氧化劑,而根據(jù)后者定義,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(zhì),即氧化性強(qiáng)的物質(zhì)常用氧化劑。
化學(xué)性質(zhì)
氧化劑具有的得電子的性質(zhì)稱為氧化性,氧化性的決定因素是該物質(zhì)中高價態(tài)元素的得電子傾向。在溶液中,根據(jù)雙電層理論,氧化性的大小反映為氧化劑的標(biāo)準(zhǔn)氫電極電勢:電勢越高,則氧化性越強(qiáng);電勢越低,則氧化性越弱,相對應(yīng)的,其還原態(tài)的還原性則越強(qiáng)。
在水中,大部分氧化劑的氧化反應(yīng)分為三個步驟:解離,親和,合。這三步?jīng)Q定了氧化反應(yīng)半反應(yīng)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(wěn)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堿性時強(qiáng)。對于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(guān)。
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(wěn)定,如高氯酸在水中完全電離出高氯酸根,其對稱性相當(dāng)好,使得高氯酸根在水中的氧化性并不是很強(qiáng)。因此對于非金屬含氧酸,一般是高價態(tài)氧化性不如低價態(tài)。
分類
根據(jù)物質(zhì)的得電子能力強(qiáng)弱,可將其分為強(qiáng)氧化劑、中等強(qiáng)度氧化劑與弱氧化劑,以大致描述其在氧化還原反應(yīng)中的表現(xiàn)。然而這個分類的界線是模糊的,有時以氧氣(O2/H2O,E?=1.229V)和鐵離子(Fe3+/Fe2+,E?=0.771V)。為界,氧化性超過氧氣的物種為強(qiáng)氧化劑,弱于鐵離子的為弱氧化劑,介于兩者之間的為中等強(qiáng)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(xué)組成分為無機(jī)化合物氧化劑和有機(jī)氧化劑。又可按照氧化反應(yīng)所要求的介質(zhì)分為以下3類:
(1)酸性介質(zhì)氧化劑(例: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)堿性介質(zhì)氧化劑(例:次氯酸鈉、過碳酸鈉、過硼酸鈉、過硼酸鉀)。
(3)中性氧化劑(例:溴、碘)。
應(yīng)用
(1)在化學(xué)工業(yè)中,廣泛用于多種原料和成品生產(chǎn)。在冶金中常用氧化劑以去除雜質(zhì)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(yè)純氧等。在化學(xué)電池中,常用氧化劑以去除正極上所放出的氧,稱為“去除劑”,如干電池中所用的二氧化錳。
(2)氧化劑遇熱分解,易引起燃燒爆炸,所以不得受熱。
(3)許多氧化劑易爆炸,如氯酸鹽類、硝酸鹽類,特別是有機(jī)過氧化物等,經(jīng)摩擦、撞擊、震動等作用后,易引起爆炸,所以要輕裝輕卸。
(4)遇有機(jī)化合物、易燃物品、可燃物等會發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),甚至?xí)鹑紵?。所以氧化劑的包裝材料、倉庫和運輸車輛等,必須徹底清掃干凈,以防混入雜質(zhì),發(fā)生危險。
(5)大多數(shù)氧化劑遇酸劇烈反應(yīng),甚至發(fā)生爆炸,如氯酸鉀、過氧化苯甲酰等,遇硫酸即發(fā)生爆炸。所以這些氧化劑不得與酸類或堿性物質(zhì)接觸;萬一起火,就不可用酸堿滅火器撲救。
(6)有些氧化劑遇水分解,特別是活潑金屬的過氧化物,如過氧化鈉等,遇水分解發(fā)熱,并放出氧,易使可燃物燃燒,所以這類氧化劑不得受潮;滅火時禁止用水。
(7)有些氧化劑與其他氧化劑接觸后能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而產(chǎn)生高溫,引起燃燒甚至爆炸。例如亞硝酸鹽,次亞氯酸等遇到比它強(qiáng)的氧化劑時,即顯出還原性,會發(fā)生劇烈反應(yīng)而導(dǎo)致危險。所以各種氧化劑也不可任意放。
(8)有些氧化劑,如溴酸銀等遇日光照射即分解,所以應(yīng)該避光。有許多氧化劑有腐蝕性和毒性,如如三氧化鉻,尚需注意人體防護(hù)。
常見氧化劑
常見的氧化劑中,氟氣的氧化性最強(qiáng),相應(yīng)的,氟離子的還原性最弱,實際上,僅有少數(shù)化合物能氧化氟離子生成氟氣,且基本為歧化反應(yīng)。
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,都屬于此類物質(zhì)。常見的氧化劑有氧氣(或空氣)、氯、重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、高錳酸鉀、硝酸等。常見的這類物質(zhì)有:
氯酸鹽:ClO3-;高氯酸鹽:ClO4-;無機(jī)過氧化物:Na2O2、K2O2、MgO2、CaO2、BaO2、過氧化氫;硝酸鹽:NO3-;高錳酸鹽:MnO4-。
舉例:
注意事項
選擇氧化劑應(yīng)當(dāng)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(yīng)過程中穩(wěn)定,不易揮發(fā)降低效力,不發(fā)生副反應(yīng),不影響最終產(chǎn)品的性能。
(3)氧化劑本身在儲存過程中不易變質(zhì)失效。
(4)使用復(fù)合氧化劑制得的膠黏劑明顯優(yōu)于單一氧化劑的作用。
(5)低毒安全,不損害健康,不污染環(huán)境。
(6)價廉易得。
存儲和運輸
(1)除不燃燒氣體外,不得與其他性質(zhì)抵觸的物品共同儲存;不同品種的氧化劑應(yīng)分垛存放,嚴(yán)禁混入有機(jī)可燃物。倉庫儲存前后與運輸車輛裝卸前后,均應(yīng)徹底清掃,嚴(yán)防混入雜質(zhì)。
(2)包裝要完好、密扎不得撒漏,以免危險。如遇包裝破損,應(yīng)立即采取措施,漏出部分須徹底掃除。
(3)倉庫不得漏水,并應(yīng)防止酸霧等侵入,嚴(yán)禁與酸類混放。倉庫應(yīng)陰涼通風(fēng),防止日光曝曬。
(4)儲運過程中應(yīng)避免摩擦、撞擊??蓞⒄毡ㄎ锲?。
(5)應(yīng)單獨裝運,不得與酸類、有機(jī)化合物、還原劑等并車裝運。在一般情況下,一級無機(jī)化合物氧化劑不得與有機(jī)氧化劑配裝;亞硝酸鹽類、亞氯酸鹽類與次亞氯酸鹽不得與其他無機(jī)氧化劑配裝。
氧化劑與自燃、易燃、遇水燃燒品不得混裝。
參考資料 >
慎接觸!漂白粉、雙氧水、消毒液……|?;贩雷o(hù)專題.m.toutiao.com.2022-06-23