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强氧化剂 | |
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强氧化剂( Strong oxidants ),是指具有强烈氧化性的物质,通俗的说就是能与氧气发生剧烈反应的物质。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 :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。强氧化剂就是具有高电势的氧化物质。
概述
具有强烈氧化性的物质,通俗的说就是能与氧气发生剧烈反应的物质。[1]
在标准电位顺序中的位置越靠后,标准电位值越正,在化学反应中越易获得电子,则这类物质(如分子、原子或离子)就是越强的氧化剂。
如三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物、重铬酸钾、高锰酸钾、氯酸盐、 发烟硫酸等,都是强氧化剂。
常见的氧化剂是在化学反应中易得电子被还原的物质。
(1)典型的非金属单质如F2、O3、Cl2、Br2、I2、S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 KClO4 H2SO4 HNO3 等。[2]
(3)金属阳离子如:Fe3+、Cu2+、(H+)(在金属与酸、盐溶液的置换反应,如反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu中,实质上是Cu2+离子氧化Fe原子,Cu2+是氧化剂,Fe是还原剂)
几种类型
1.氟气(F2)
氟气(F2)是淡黄色的气体,强氧化性,有特殊难闻的臭味,剧毒。-188℃以下,凝成黄色的液体。在-223℃变成黄色结晶体。在常温下,氟几乎能和所有的元素化合:大多数金属都会被氟腐蚀,碱金属在氟气中会燃烧,甚至连黄金在受热后,也能在氟气中燃烧。许多非金属,如硅、磷、硫等同样也会在氟气中燃烧。
2.臭氧(O3)
臭氧是氧气的同素异形体,有强氧化性。在常温下,它是一种有特殊臭味的蓝色气体。臭氧主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中。它吸收对人体有害的短波紫外线,防止其到达地球。气态臭氧厚层带蓝色,有特殊臭味,浓度高时与氯气气味相像;液态臭氧深蓝色,固态臭氧紫黑色。
3.氯气(Cl2)
氯单质为黄绿色气体,有窒息性臭味;熔点-100.98°C,沸点-34.6°C,气体密度3.214克/升,20°C时1体积水可溶解2.15体积氯气。氯相当活泼,湿的氯气比干的还活泼,具有强氧化性。除了氟、氧、氮、碳和惰性气体外,氯能与所有元素直接化合生成氯化物;氯还能与许多化合物反应,例如与许多有机化合物进行取代反应或加成反应。
4.硝酸(HNO3)
硝酸(nitric acid)分子式,是一种有强氧化性、强腐蚀性的无机酸,酸酐为五氧化二氮。硝酸的酸性较硫酸和盐酸小(PKa=-1.3),易溶于水,在水中完全电离,常温下其稀溶液无色透明,浓溶液显棕色。硝酸不稳定,易见光分解,应在棕色瓶中于阴暗处避光保存,严禁与还原剂接触。硝酸在工业上主要以氨氧化法生产,用以制造化肥、炸药、硝酸盐等,在有机化学中,浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。
5.浓硫酸
浓硫酸是指浓度(这里的浓度是指硫酸溶液里硫酸的质量百分比)大于或等于70%的硫酸溶液。浓硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%,其密度为1.84g·cm-3,其物质的量浓度为18.4mol·L-1。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水混溶。
6.高锰酸钾
高锰酸钾 亦名"灰锰氧"、"PP粉",是一种常见的强氧化剂,常温下为紫黑色片状晶体,易见光或受热分解:2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑,故需避光存于阴凉处,严禁与易燃物及金属粉末同放。高锰酸钾以二氧化锰为原料制取,有广泛的应用,在工业上用作消毒剂、漂白剂等,在实验室,高锰酸钾因其强氧化性和溶液颜色鲜艳而被用于物质的鉴定,酸性高锰酸钾溶液是氧化还原滴定的重要试剂。
7.重铬酸钾(K2Cr2O7)
重铬酸钾呈橙红色板状结晶,有强氧化性,与可燃物接触可能着火。比重2.676。熔点398℃。本品为用途极广的铬化合物,用于铬酸混合液和重铬酸滴定等实验室应用,工业上的铬酸盐、重铬酸盐制造、有机合成,电镀、防腐剂、颜料、媒染剂,照相、印刷、电池、安全火柴、化学研磨剂等。六价铬毒性大于三价铬。铬还是一种致敏源,六价铬有刺激性和腐蚀性,是一种致癌物。
8.次氯酸钠(NaClO)
白色粉末,有潮解性。在空气中不稳定,受热后分解。工业品则是浅黄色透明液体。俗称漂白水,是不稳定化合物。能逐渐释放出氧气。碱性次氯酸钠溶液比较稳定,俗称安替福明。能溶于冷水,受热到35℃以上或遇酸则分解,有强氧化性。作为氧化剂使用时主要在强碱介质使用。在酸性介质下迅速分解(原因:碱性溶液申 4ClO-+2H2O→2CI2↑+O2↑+4OH-中加H+促进反应正向进行,酸性越强,反应越激烈)。
9.双氧水(H2O2)
水溶液为无色透明液体,有微弱的特殊气味。纯过氧化氢是淡蓝色的油状液体。存在于空气和水中,光照、闪电和微生物均可产生过氧化氢。化学性质极不稳定,是一种强氧化剂,具有较强的漂白和防腐功能,可以掩盖食品本身的腐败变质。
10.其它强氧化剂
其他较常见的强氧化剂还有二氧化铅、铋酸钠、高碘酸、三氟化钴、高铁酸钠等,但较前面列举的强氧化剂应用得少一些。
还原剂
常见的还原剂是在化学反应中易失电子被氧化的物质。
(1)典型的金属单质如:K、Ca、 Na、Mg等(其还原性强弱与金属活动性基本一致)
(2)某些非金属单质及其化合物如:H2、C、CO。
(3)有变价元素的最低价态化合物如:H2S、HI、HBr、HCl
(4)非金属阴离子如:S2-、I-、Br-、Cl-
活泼的金属单质,如Na,Al,Zn,Fe等.某些非金属单质,如H2,C,Si等.元素(如C,S等)处于低化合价时的氧化物,如CO,SO2等.元素(如Cl,S等)处于低化合价时的酸,如HCl,H2S等.元素(如Fe,S等)处于低化合价时的盐,如Na2SO3,FeSO4等。
常见的还原剂还有:氢气(H2)、一氧化碳(CO)、铁屑(Fe)、锌粉(Zn)等。