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氧化剂

百科说明
 

氧化剂

 

(常规具有氧化作用的化学用品)

 
在氧化还原反应中,获得电子的物质称作氧化剂 [1]  ,与此对应,失去电子的物质称作还原剂。狭义地说,氧化剂又可以指可以使另一物质得到氧的物质,以此类推,氟化剂是可以使物质得到氟的物质,氯化剂溴化剂等亦然。
(注:这两种定义有不同,前者强调电子的得失,后者则强调氧元素的得失。根据前者定义,一些物质,如二氟化氙是强氧化剂,而根据后者定义,则为氟化剂。本词条主要描述前者。)
含有容易得到电子元素的物质,即氧化性强的物质常用氧化剂。
总之,氧化剂具有氧化性,得到电子化合价降低,发生还原反应,得到还原产物。

化学性质

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氧化剂具有的得电子的性质称为氧化性,氧化性的决定因素是该物质中高价态元素的得电子倾向。在溶液中,根据双电层理论,氧化性的大小反映为氧化剂的标准氢电极电势 [1]  :电势越高,则氧化性越强;电势越低,则氧化性越弱,相对应的,其还原态的还原性则越强。
在水中,大部分氧化剂的氧化反应分为三个步骤:解离,亲和,合 [2]  。这三步决定了氧化反应半反应的焓,对氧化剂的氧化性有非常大的影响。
氢离子也对含氧的氧化剂的氧化性起到非常大的作用,原因是氢离子具有非常大的反极化能力,使得X-O键不稳定(X指氧化剂中心原子) [3]  。因此一般在酸性条件下,含氧化剂的氧化性比其在碱性时强 [3]  。对于一些不受氢离子影响的物种,如Cl2,Br2等,其氧化性则与pH无关。
另外,氧化剂的氧化性还受到分子对称性的影响,一般分子越对称越稳定,如高氯酸在水中完全电离出高氯酸根,其对称性相当好,使得高氯酸根在水中的氧化性并不是很强。因此对于非金属含氧酸,一般是高价态氧化性不如低价态 [3]  

分类

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根据物质的得电子能力强弱,可将其分为强氧化剂、中等强度氧化剂与弱氧化剂,以大致描述其在氧化还原反应中的表现。然而这个分类的界线是模糊的,有时以氧气(O2/H2O,E=1.229V [2]  )和铁离子(Fe3+/Fe2+E=0.771V [2]  )为界,氧化性超过氧气的物种为强氧化剂,弱于铁离子的为弱氧化剂,介于两者之间的为中等强度氧化剂。
按其危险性大小,分为一级氧化剂和二级氧化剂。
氧化剂按照化学组成分为无机氧化剂和有机氧化剂。又可按照氧化反应所要求的介质分为以下3类:
(1)酸性介质氧化剂(例:过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、高锰酸钾、过硫酸铵)。
(2)碱性介质氧化剂(例:次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾)。
(3)中性氧化剂(例:溴、碘)。

应用

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(1)在化学工业中,广泛用于多种原料和成品生产。在冶金中常用氧化剂以去除杂质而提纯所熔炼的金属,如炼钢过程中所用的氧化剂有铁矿石、铁磷、空气或工业纯氧等。在化学电池中,常用氧化剂以去除正极上所放出的氧,称为“去除剂”,如干电池中所用的二氧化锰。 [4] 
(2)氧化剂遇热分解,易引起燃烧爆炸,所以不得受热。
(3)许多氧化剂易爆炸,如氯酸盐类、硝酸盐类,特别是有机过氧化物等,经摩擦、撞击、震动等作用后,易引起爆炸,所以要轻装轻卸。
(4)遇有机物、易燃物品、可燃物等会发生强烈反应,甚至会引起燃烧爆炸。所以氧化剂的包装材料、仓库和运输车辆等,必须彻底清扫干净,以防混入杂质,发生危险。
(5)大多数氧化剂遇酸剧烈反应,甚至发生爆炸,如氯酸钾、过氧化苯甲酰等,遇硫酸即发生爆炸。所以这些氧化剂不得与酸类或碱性物质接触;万一起火,就不可用酸碱灭火器扑救。
(6)有些氧化剂遇水分解,特别是活泼金属的过氧化物,如过氧化钠等,遇水分解发热,并放出氧,易使可燃物燃烧,所以这类氧化剂不得受潮;灭火时禁止用水。
(7)有些氧化剂与其他氧化剂接触后能发生复分解反应而产生高温,引起燃烧甚至爆炸。例如亚硝酸盐,次亚氯酸盐等遇到比它强的氧化剂时,即显出还原性,会发生剧烈反应而导致危险。所以各种氧化剂也不可任意放。
(8)有些氧化剂,如溴酸银等遇日光照射即分解,所以应该避光。有许多氧化剂有腐蚀性和毒性,如如三氧化铬,尚需注意人体防护。

常见氧化剂

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常见的氧化剂中,氟气的氧化性最强,相应的,氟离子的还原性最弱,实际上,仅有少数化合物能氧化氟离子生成氟气,且基本为歧化反应。
凡品名中有"高"、"重"、“过”字的,如高氯酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐,过氧化钠等,都属于此类物质。常见的氧化剂有氧气(或空气)、氯气、重铬酸钠、重铬酸钾、高锰酸钾、硝酸等 [4]  。 常见的这类物质有:
氯酸盐:ClO3-;高氯酸盐:ClO4-;无机过氧化物:Na2O2、K2O2、MgO2、CaO2、BaO2、H2O2;硝酸盐:NO3-;高锰酸盐:MnO4-
举例:
  1. 典型的非金属单质如F2、Cl2、O2、Br2、I2、S、Si等(其氧化性强弱与非金属活动性基本一致);
  2. 含有变价元素的高价化合物,如KMnO4、KClO3、浓 H2SO4 、HNO3、MnO2 、FeCl3等;
  3. 金属阳离子如:Fe3+、Cu2+等。

注意事项

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选择氧化剂应当考虑如下几点:
(1)氧化效率和用量。
(2)与被氧化体系配合性,在反应过程中稳定,不易挥发降低效力,不发生副反应,不影响最终产品的性能。
(3)氧化剂本身在储存过程中不易变质失效。
(4)使用复合氧化剂制得的胶黏剂明显优于单一氧化剂的作用。
(5)低毒安全,不损害健康,不污染环境。
(6)价廉易得。

存储和运输

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(1)除不燃烧气体外,不得与其他性质抵触的物品共同储存;不同品种的氧化剂应分垛存放,严禁混入有机可燃物。仓库储存前后与运输车辆装卸前后,均应彻底清扫,严防混入杂质。
(2)包装要完好、密扎不得撒漏,以免危险。如遇包装破损,应立即采取措施,漏出部分须彻底扫除。
(3)仓库不得漏水,并应防止酸雾等侵入,严禁与酸类混放。仓库应阴凉通风,防止日光曝晒。
(4)储运过程中应避免摩擦、撞击。可参照爆炸物品。
(5)应单独装运,不得与酸类、有机物、还原剂等并车装运。在一般情况下,一级无机氧化剂不得与有机氧化剂配装;亚硝酸盐类、亚氯酸盐类与次亚氯酸盐不得与其他无机氧化剂配装。
氧化剂与自燃、易燃、遇水燃烧品不得混装。
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  • 最近更新: 2018-04-02
  • 创建者:destoon

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