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。
含有容易得到電子元素的物質(zhì),即氧化性強的物質(zhì)常用氧化劑??傊趸瘎┚哂醒趸?,得到電子化合價降低,發(fā)生還原反應(yīng),得到還原產(chǎn)物。
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;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。
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。
氧化劑的作用主要有以下八個方面:
(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)遇有機物、易燃物品、可燃物等會發(fā)生強烈反應(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。
常見的氧化劑中,氟氣的氧化性最強,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)、氯氣、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-;無機過氧化物:Na2O2、K2O2、MgO2、CaO2、BaO2、H2O2;硝酸鹽:NO3-;高錳酸鹽:MnO4-。
例如:
1、典型的非金屬單質(zhì)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;
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。
(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、有機物、還原劑等并車裝運。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。