关于氧化剂中学化学里有介绍,氧化还原化学反应中得到电子的物质称为氧化剂,
这种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,另外氧化性还可能受PH值和分子稳定性影响,在这里不一一赘述。根据物质的得电子能力强弱,可将氧化剂分为强氧化剂、中等强度氧化剂与弱氧化剂,一般以氧气和铁离子为界,氧化性超过氧气的物质为强氧化剂,弱于铁离子的为弱氧化剂,两者之间的为中等强度氧化剂。
常见的氧化剂有①非金属单质如F2、O3、Cl2、O2、Br2、I2、S、P、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 ,Ag 等。其中氟气的氧化性最强,是已知的最强的氧化剂之一,究其原因是因为氟是已知元素中非金属性最强的元素,这使得其没有正氧化态。氟的基态原子价电子层结构为2s2 2p5,且氟具有极小的原子半径,因此具有强烈的得电子倾向。氟气可以与除氮氧氦氖氩氪元素以外所有的单质直接化合,且条件比氧容易的多,反应也更加剧烈,氟气和氢气在冷暗处相遇即爆炸化合,常温下木炭和铁丝通入氟气便会剧烈燃烧,甚至黄金在受热后也会在氟气中燃烧。
最近化学界发现的强氧化剂,大于或者和氟气相当的有:二氟化氪,二氟化二氧,二氟化氧,六氟化氙, 四氧化氙,三氧化氙,六氟化铂,三氟化氯,三氟化氯等,氧化性综合排名:二氟化氪≥二氟化二氧>四氧化氙>三氧化氙≥六氟化氙>二氟化氧>四氟化氙≥六氟化铂(六氟化铑)>氟气≥三氟化氯>二氟化氙>高铁酸(盐)>臭氧>过硫酸(盐),
- 下面介绍其中几种较为典型的氧化剂:
二氟化氪:分子式KrF2,由氟和氪低温混合放电得到。二氟化氪在常温下不能存在,当环境温度超过零下30度就会开始分解,已知的两个反应:①二氟化氪将黄金氧化,黄金从零价升高到 5价,这也是金的最高价。该反应高于零度即可发生,温度越高反应越快,但同时有一部分二氟化氪分解,注意温度不要超过25度,否则二氟化氪会迅速分解而不会和黄金反应。②二氟化氪将惰性气体氙氧化成 6价 ,该反应零下30度即可发生。
二氟化二氧:分子式:O2F2,二氟化二氧分子结构类似过氧化氢,这种化合物极不稳定,制成后便会缓慢分解。温度升高到零下160度的时候,每天可以分解4%,温度升高到零下95度的时候分解速度明显加快,到温度继续升高到零下57的时候会迅速分解完,所以二氟化二氧参与反应,温度应控制在零下100度左右,不要高于零下95度。 O2F2的制取和KrF2类似,但更为困难。二氧化二氟可以和所有的金属,所有的非金属(除氦,氖,氩外)发生剧烈反应,反应在零下100度的极低温度下进行。有关O2F2的反应比较多①和金属单质:和黄金的反应,同二氟化氪把金氧化成 5价,把铂氧化成 6价的六氟化铂,把银氧化成 2价甚至 3价;
②将稀有气体氙氧化成 6价
;③将氮气氧化成三氟化氮(氟不能和氮组成 5价五氟化氮,氮原子太小周围无法容纳五个氟原子);④将氯气氧化成五氟化氯
(同氮一样无法形成七氟化氯)。 二氟化二氧甚至能将一些氟化物氧化,将其中的氟离子氧化成氟单质比如O2F2能将:三氟化硼,五氟化磷,五氟化砷,四氟化锡,五氟化锑,五氟化铂等氟化物中的氟离子氧化,(氟化氢中的氟离子由于氢键的保护不能被O2F2氧化)
究竟二氟化氪和二氟化二氧谁强谁弱呢,参考电势表:
1 KrF2(3.0273) 2 O2F2(3.0172)
3 H4XeO6(3.002) 4 PtF6(2.92)
5 F2(2.866) 6 O2 (2.865) 7 羟基自由基(2.85)
二氟化氪略高,但从上面资料可知实际氧化能力二氟化二氧比二氟化氪强。至于氟单质,肯定比这两者弱了,氟和氙需要加热或者强光照射才能反应,生成二氟化氙,氙为 2价,要想生成 6价,需要加压,高温,氟过量才行。氟和金,铂的反应也都需要高温进行。另外为什么不选很有名的六氟化铂,因为六氟化铂常温下只能将氙氧化成 1价,而排在它前面几种物质的都有更强的表现。
当然说什么最强都是相对的,说不定那会儿又研究出四氟化氪,甚至六氟化氪,八氟化氪。但是这些目前只是理论,化学家多次做实验,也没有制取四氟化氪,更不用说六氟化氪八氟化氪,当然如果有四氟化氪,六氟化氪,它们会更强,如果能让氟和氩化合,生成二氟化氩将比氟氪化合物强的多,只可惜可能性不大。
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