Oksidatorius (oksidantas) – apibrėžimas, pavyzdžiai ir cheminės savybės

"Oksidatorius gali turėti dvi reikšmes.

Tai gali būti cheminė medžiaga, išskirianti deguonies atomus. Pavyzdžiui, kalio chlorato cheminė formulė yra KClO₃. Kai jis oksiduoja reduktorių, pavyzdžiui, metalo aliuminio miltelius, jis praranda deguonį aliuminiui ir tampa kalio chloridu, KCl. Tokie oksidatoriai veikia deguonimi (oksidacijos pernešimu): jie atiduoda arba perneša deguonies atomus į kitą medžiagą.

Kitas apibrėžimas - cheminė medžiaga, kuri priima elektronus iš reduktoriaus. Pavyzdžiui, kalio permanganato oksidacijos būsena yra +7. Rūgšties tirpale jis įgyja 5 elektronus (e^-) ir tampa mangano junginiu, kurio oksidacijos būsena yra +2. Dauguma antrosios (elektronus priimančių) apibrėžties oksidatorių turi deguonies, tačiau ne visi. Pavyzdžiui, galingiausias oksidatorius fluoras (F₂) neturi deguonies: veikdamas kaip oksidatorius, jis įgyja elektroną, kad pereitų iš oksidacijos būsenos 0 į oksidacijos būseną −1.

Kas yra oksidacija ir redukcija?

Svarbu taisyklingai nusakyti terminus: oksidacija yra elektronų netekimas, o redukcija — elektronų įgijimas. Tai atspindi LEO–GER atmintinę: LEO (Loss of Electrons = Oxidation) ir GER (Gain of Electrons = Reduction). Oksidatorius — medžiaga, kuri oksiduoja kitą medžiagą, t. y. pati priima elektronus (redukuojasi) arba atiduoda deguonį.

Cheminės savybės ir pavyzdžiai

Tipiniai oksidatoriai: deguonis, fluoras (F₂), permanganatai (pvz., KMnO₄), dichromatai (Cr₂O₇²⁻), azoto rūgštis (HNO₃), vandenilio peroksidas (H₂O₂), chloro junginiai (Cl₂, HOCl), ozonas (O₃).
Mechanizmai: oksidatorius gali veikti per deguonies pernešimą (pvz., chloratai), arba per elektronų priėmimą (pvz., permanganatas, fluoras).
Pavyzdys su permanganatu: rūgščioje terpėje MnO₄⁻ priima 5 e⁻ ir virsta Mn²⁺: tai tipinis pavyzdys, kai oksidatorius sumažėja iki žemesnės oksidacijos būsenos.
Fluoro pavyzdys: F₂ priima elektroną (-e⁻) ir tampa F⁻, nors neturi deguonies — tai primena, kad oksidacinė galia nėra priklausoma nuo deguonies buvimo.

Oksidacinis potencialas ir oksidatorių stiprumas

Oksidatorių stiprumas matuojamas standartiniais elektrodų potencialais (E°). Kuo didesnis teigiamas E° (redukcinis potencialas), tuo stipresnis oksidatorius (labiau linkęs priimti elektronus). Pavyzdžiui:

F₂ + 2 e⁻ → 2 F⁻, E° ≈ +2,87 V (labai stiprus oksidatorius)
MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O, E° ≈ +1,51 V (stiprus oksidatorius rūgščioje terpėje)
O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O, E° ≈ +1,23 V

Praktikoje tai padeda prognozuoti, kurie oksidatoriai oksiduos tam tikrus reduktorius ir kokiomis sąlygomis (rūgšti, neutrali ar bazinė terpė).

Panaudojimas ir sauga

Panaudojimas: balinimas (H₂O₂, Cl₂), dezinfekcija, organinių medžiagų oksidacijos reakcijos, analitinės titracijos (KMnO₄ titracijos), raketų degalai ir sprogmenys (tam tikri chloratai, nitratai), taršos mažinimas (ozonas), sintezė (organinė ir neorganinė chemija).
Sauga: stiprūs oksidatoriai yra reaktyvūs ir gali sukelti užsidegimą arba sprogimą susijungus su degiomis medžiagomis. Jie dažnai išskiria šilumą, reaguodami su organinėmis medžiagomis. Laikyti atskirose, vėsiose, gerai vėdinamose vietose, atokiai nuo reduktorių ir organinių junginių. Naudoti apsauginius akinius, pirštines ir tinkamą ventiliaciją. Negalima maišyti stiprių oksidatorių su organiniais tirpikliais ar reduktoriais.

Pastabos ir santrauka

Oksidatorius gali būti aprašomas dviem, bet suderinamais būdais: kaip medžiaga, pernešanti deguonį į kitą junginį, arba kaip medžiaga, kuri priima elektronus (savaime sumažėja). Taisyklė yra aiški: oksidacija = elektronų netekimas, redukcija = elektronų įgijimas. Praktiniuose cheminiuose procesuose būtina atsižvelgti į oksidatoriaus stiprumą (elektrodų potencialus) ir saugos reikalavimus, nes oksidatoriai gali būti labai pavojingi, ypač kontaktuodami su degiaisiais ar organiniais junginiais.

Pavyzdžiai

Fluoras
Chloras
Kalio nitratas
Azoto rūgštis
Kalio chloratas

Susiję puslapiai

Oksidacija
Sumažinimas
Redukuojanti medžiaga

Klausimai ir atsakymai

K: Ką gali reikšti oksidatorius?

A: Oksidatorius gali turėti dvi reikšmes. Tai gali būti cheminė medžiaga, išskirianti deguonies atomus, arba cheminė medžiaga, priimanti elektronus iš redukuojančios medžiagos.

K: Ar galite pateikti pavyzdį oksidatoriaus, kuris išskiria deguonies atomus?

Atsakymas: Taip, deguonies atomus išskiriančio oksidatoriaus pavyzdys yra kalio chloratas (KClO3).

K: Kas atsitinka kalio chloratui, kai jis oksiduojasi su reduktoriumi?

Atsakymas: Kai kalio chloratas oksiduoja reduktorių, pavyzdžiui, aliuminio metalo miltelius, jis netenka deguonies ir tampa kalio chloridu (KCl).

Klausimas: Ar galite pateikti pavyzdį oksidatoriaus, kuris priima elektronus iš reduktoriaus?

Atsakymas: Taip, oksidacijos agentas, kuris priima elektronus iš redukuojančio agento, yra kalio permanganatas.

K: Kas atsitinka kalio permanganatui rūgšties tirpale?

Atsakymas: Rūgštiniame tirpale kalio permanganatas įgyja 5 elektronus (e-), todėl jo oksidacijos būsena pasikeičia iš +7 į +2, nes jis tampa mangano junginiu.

Klausimas: Ar dauguma antrojo apibrėžimo oksidatorių turi deguonies?

A: Dauguma antrojo apibrėžimo oksidatorių turi deguonies, bet ne visi.

Klausimas: Kuris yra stipriausias oksidatorius?

A: Fluoras (F2) yra galingiausias oksidatorius. Kai jis veikia kaip oksidatorius, jis įgyja elektroną ir pereina iš 0 oksidacijos būsenos į -1 oksidacijos būseną.