氧化劑 (Oxidizing Agents)

氧化劑 (Oxidizing Agents)
國立台灣大學化學系黃俊誠博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

氧化是種常見的化學反應，譬如爆炸、化學合成、腐蝕反應都是氧化反應的種類之一；此外無論是金屬、非金屬與有機化合物等都可以進行氧化反應。例如，鐵氧化成氧化鐵（鐵銹，eq 1）、硫氧化成二氧化硫，有機烷類氧化就會形成二氧化碳和水（eq 2）等。4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ (eq 1) CH₄+ 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (eq 2) 氧化反應中最重要的兩個主角就是「氧化劑」和「被氧化劑」，eq 1和eq 2中的Fe和CH₄是被氧化劑，而氧化劑就是佔空氣20%的氧氣（最常見的氧化劑）。

一般常見氧化劑都有含有很多氧，譬如臭氧（O₃）、次氯酸與其鹽類化合物（漂白水（NaOCl）、氯酸鹽、亞氯酸鹽、過氯酸鹽以及類似的鹵素酸鹽化合物，還有硝酸、硝酸鉀（KNO₃）、過錳酸鹽、過氧化氫（H₂O₂）及多倫試劑等。但是，有些氧化劑反而沒有氧元素的組成，例如，鹵素分子－氟、氯、溴、碘。 真正氧化劑的定義是：反應中若某一物質或元素的氧化數減少，則此反應物稱為氧化劑。而氧化劑的氧化數減少來自於「氧化劑」接受「被氧化劑」的電子，所以氧化劑又被稱為電子的接受者。（見表一）

 表一 

此外氧化劑也被視為氧原子的移轉試劑，能夠將將本身氧原子轉移至其他物質身上，常見的多氧化物（polyoxides）如過錳酸根（MnO₄⁻）、鉻酸根（CrO₄²⁻）、四氧化鋨（OsO₄）和過氯酸根（ClO₄⁻）。
3 SO₃^2- (aq)+ 2 MnO₄^–(aq) + H₂O(aq) →3 SO₄^2-(aq) + 2 MnO₂(s) + 2 OH^–(aq) （eq 3）

部分氧化劑因為其可燃性而被定義為危險物質，本身易燃或是藉由產生大量氧氣而造成其他物質的燃燒，如重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）在酸性條件下與過氧化氫反應。
Cr₂O₇^2-(aq) + 8 H⁺ (aq) + 3 H₂O₂(aq) → 2 Cr³⁺(aq) + 3 O₂(g) ↑+ 7 H₂O(l) （eq 4）

而氧化劑在生活上的應用也很常見。如用於殺菌及其他醫療用途的過氧化氫。用於製造炸藥焰火、攝影藥劑和醫藥上的發光信號劑之強氧化劑－過氯酸鉀。臭氧可在短時間內將空氣中的浮游細菌殺死，並能中和、分解毒氣，去除惡臭。因此臭氧常用於淨化空氣、飲用水，殺菌，處理工業廢物和當作漂白劑。其他已於之前介紹過，在此不再詳細敘述。

參考資料：
1. Oxidizing agent. http://en.wikipedia.org/wiki/Oxidizing_agent
2. 氧化劑。http://baike.baidu.com/view/139716.htm
3.陳竹亭，高中化學上，泰宇出版社，第81頁，2008.