10.4.2. Группа окислителей

Окислителями могут быть

- нейтральные атомы и молекулы ( например, галогены и кислород);

- положительно заряженные ионы металлов, при этом более сильными окислителями являются заряженные катионы с высокой степенью окисления (Fe⁺³, Sn⁺⁴, ионы благородных металлов);

- сложные ионы и молекулы, содержащие атомы металла в состоянии высшей степени окисления (KMnO₄, K₂Cr₂O₇, HAuCl₄);

- сложные ионы и молекулы, содержащие атомы неметалла в состоянии положительной степени окисления. К числу этих окислителей относятся кислородные кислоты, их ангидриды и соли (HNO₃, концентрированная H₂SO₄, SO₃, HOCl, HClO₃, NaOBr, KClO₃).

Окислители, имеющие большое значение в технике

и лабораторной практике

Кислород. Применяется для интенсификации производственных процессов в металлургической и химической промышленности (в доменном процессе, производстве серной и азотной кислот). Кислород используется в смеси с ацетиленом - для получения высоких температур (3500⁰С) при сварке и резке металлов.

Кислород является сильным окислителем, особенно при нагревании. С большинством простых веществ он взаимодействует непосредственно, образуя оксиды. Атомарный кислород значительно активнее молекулярного.

(Восстановительные свойства кислород проявляет лишь по отношению к фтору:

2 NaOH + 2 F₂ = OF₂ + 2 NaF + H₂O ).

Озон. Отличается более сильной окислительной способностью, чем кислород; он обесцвечивает многие красящие вещества, окисляет металлы (за исключением Au, Pt и др.), аммиак NH₃ в азотистую и азотную кислоты.

Озон легко разлагается с выделением атомарного кислорода, обладающего очень большой активностью

O₃ = O₂ + O

Перманганат калия. Является очень сильным окислителем. Применяется для окисления многих органических соединений. Окисляет сульфиты в сульфаты, нитриты в нитраты, соляную кислоту до хлора, перекись водорода до кислорода и т.д.

Азотная кислота. Азотная кислота - один из сильнейших окислителей. Иногда окислительно-восстановительный процесс экзотермичен и настолько бурно протекает, что происходит вспышка (скипидар в дымящей азотной кислоте). Характер взаимодействия азотной кислоты с металлами представлен на схеме.

		HNO3
концентрированная				разбавленная
					
на Fe, Cr,	с други-	c щелоч-	c неме-	с шелоч-	c тяже-
Al, Au, Pt,	ми тяже-	ными и	таллами	ноземе-	лыми ме-
Ir, Ta	лыми ме-	щелочно-		льными	таллами
не	таллами	земель-	NO	металла-	
действует		ными ме-		ми,	NO
	NO2	таллами		Zn, Fe
				
		N2O		NH3
				(NH4NO3)

Применяется азотная кислота при изготовлении минеральных удобрений, взрывчатых веществ, красителей, пластмасс, искусственных волокон.

Серная кислота (концентрированная). Тяжелая, бесцветная маслянистая жидкость, гигроскопична. Сравнительно сильный окислитель, особенно при высокой температуре. В этом случае концентрированная кислота взаимодействует почти со всеми металлами (кроме Pt, Au и некоторых других), образуя SO₂.

При обычной же температуре концентрированная серная кислота со многими металлами не реагирует. По этой причине безводную серную кислоту можно хранить в железной таре и перевозить в стальных цистернах.

Используется серная кислота при производстве химических волокон, красителей, моющих, взрывчатых веществ, удобрений, при травлении металлов, рафинировании минеральных масел.

Пероксид водорода (перекись). Пероксид водорода H₂O₂, являясь сильным окислителем, используется в тех случаях, когда требуется окислить вещество, сравнительно легко разрушающееся от других окислителей. В технике перекись водорода применяется для отбеливания тканей, слоновой кости, мехов и т.д. Разрушая красящие вещества, перекись водорода почти не затрагивает отбеливаемого материала. Разбавленная H₂O₂ применяется в медицине для дезинфекции ран. Концентрированная ( при концентрации 80 % - как ракетное топливо). Она применяется при реставрации картин, написанных масляными красками.

Электрический ток. Анод при электролизе является окислителем. При этом электрический ток - самый сильный окислитель (с помощью электролиза выделяют фтор из расплавов солей).

Кроме рассмотренных окислителей часто используются: хлорноватая кислота HClO₃ и ее соли хлораты; диоксид свинца PbO₂; диоксид марганца MnO₂; хлорная или белильная известь CaOCl₂; растворы гипохлоритов калия или натрия (KOCl, NaOCl); персульфат аммония (NH₄)₂S₂O₈; ионы благородных металлов Ag⁺, Au⁺³.

К наиболее сильным окислителям относится "царская водка" - смесь трех объемов концентрированной соляной кислоты и одного объема концентрированной азотной кислоты. Даже золото, платина и подобные им металлы легко окисляются в этой смеси:

Au + 3HCl + HNO₃ = AuCl₃ + NO + 2H₂O

Действие "царской водки" объясняется тем, что HNO₃ окисляет HCl с образованием свободного хлора и хлористого нитрозила NOCl, которые и окисляют благородные металлы и многие другие вещества.