氧化劑(常規具有氧化作用的化學用品)

氧化劑(常規具有氧化作用的化學用品)

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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。

總之,氧化劑具有氧化性,得到電子化合價降低,發生還原反應,得到還原產物。

基本介紹

  • 中文名:氧化劑
  • 簡介:獲得電子的物質
  • 反應:氧化還原反應
  • 氧化劑物質:氧化性強的物質
  • 常見物質:次氯酸鈉,氯酸鉀
  • 定義:獲得電子的物質
化學性質,分類,套用,常見氧化劑,注意事項,存儲和運輸,

化學性質

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。因此對於非金屬含氧酸,一般是高價態氧化性不如低價態。

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)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(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)鹼性介質氧化劑(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)。

套用

(1)在化學工業中,廣泛用於多種原料和成品生產。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。
(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,特別是有機過氧化物等,經摩擦、撞擊、震動等作用後,易引起爆炸,所以要輕裝輕卸。
(4)遇有機物、易燃物品、可燃物等會發生強烈反應,甚至會引起燃燒爆炸。所以氧化劑的包裝材料、倉庫和運輸車輛等,必須徹底清掃乾淨,以防混入雜質,發生危險。
(5)大多數氧化劑遇酸劇烈反應,甚至發生爆炸,如氯酸鉀、過氧化苯甲醯等,遇硫酸即發生爆炸。所以這些氧化劑不得與酸類或鹼性物質接觸;萬一起火,就不可用酸鹼滅火器撲救。
(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,遇水分解發熱,並放出氧,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後能發生複分解反應而產生高溫,引起燃燒甚至爆炸。例如亞硝酸鹽,次亞氯酸鹽等遇到比它強的氧化劑時,即顯出還原性,會發生劇烈反應而導致危險。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。

常見氧化劑

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:
  1. 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);
  2. 含有變價元素的高價化合物,如KMnO4、KClO3、濃 H2SO4 、HNO3、MnO2 、FeCl3等;
  3. 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。

存儲和運輸

(1)除不燃燒氣體外,不得與其他性質牴觸的物品共同儲存;不同品種的氧化劑應分垛存放,嚴禁混入有機可燃物。倉庫儲存前後與運輸車輛裝卸前後,均應徹底清掃,嚴防混入雜質。
(2)包裝要完好、密扎不得撒漏,以免危險。如遇包裝破損,應立即採取措施,漏出部分須徹底掃除。
(3)倉庫不得漏水,並應防止酸霧等侵入,嚴禁與酸類混放。倉庫應陰涼通風,防止日光曝曬。
(4)儲運過程中應避免摩擦、撞擊。可參照爆炸物品。
(5)應單獨裝運,不得與酸類、有機物、還原劑等並車裝運。在一般情況下,一級無機氧化劑不得與有機氧化劑配裝;亞硝酸鹽類、亞氯酸鹽類與次亞氯酸鹽不得與其他無機氧化劑配裝。
氧化劑與自燃、易燃、遇水燃燒品不得混裝。

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