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。
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] 。
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)。
(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。