Вопрос № 3. Важнейшие окислители и их пожароопасные свойства

(20 мин.)

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 (3500 ⁰С) 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 маталлы и многие другие вещества.

(Все определения, формулы, графики и уравнения реакций даются под запись.)