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廣義的抗氧化劑是指自由基及活性氧的清除劑、阻斷劑及修復(fù)劑等物質(zhì)的總稱。也就是說只有可以清除自由基及活性氧的還原劑才是抗氧化劑,還原劑與抗氧化劑不是對(duì)等概念,更不是所謂的別稱。

還原劑失去電子自身被氧化變成氧化產(chǎn)物,如用氫氣還原氧化銅的反應(yīng),氫氣失去電子被氧化變成水。還原劑在反應(yīng)里表現(xiàn)還原性。還原能力強(qiáng)弱是還原劑失電子能力的強(qiáng)弱,如鈉原子失電子數(shù)目比鋁電子少,鈉原子的還原能力比鋁原子強(qiáng)。含有容易失去電子的元素的物質(zhì)常用作還原劑,在分析具體反應(yīng)時(shí),常用元素化合價(jià)的升降進(jìn)行判斷:所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)為還原劑。

應(yīng)用在焊條及焊絲上,例如Mn,Si,Al,Ti及Zr等元素,可有效阻止氧的滲入使不致在焊道金屬中形成氧化物及氣孔。

1、活潑的金屬單質(zhì)(如鈉,鎂,鋁,等)

2、某些非金屬單質(zhì)(如H2 、C等)、非金屬陰離子及其化合物、低價(jià)金屬離子(如Fe2+)等 還原劑實(shí)驗(yàn)舉例:氫氣還原氧化銅、氧化鐵(H2+CuO=Cu+H2O ; 3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O); 炭還原氧化銅(C+2CuO=2Cu+CO2); 一氧化碳還原氧化銅、氧化鐵(CO+CuO=Cu+CO2 ; 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2)

硫酸亞鐵

藍(lán)綠色單斜結(jié)晶或顆粒。無氣味。在干燥空氣中風(fēng)化。在潮濕空氣中表面氧化成棕色的堿式硫酸鐵。在56.6℃成為四水合物,在65℃時(shí)成為一水合物。溶于水,幾乎不溶于乙醇。其水溶液冷時(shí)在空氣中緩慢氧化,在熱時(shí)較快氧化。加入堿或露光能加速其氧化。相對(duì)密度(d15)1.897。半數(shù)致死量(小鼠,經(jīng)口)1520mG/kG。有刺激性。無水硫酸亞鐵是白色粉末,含結(jié)晶水的是淺綠色晶體,晶體俗稱"綠礬",溶于水水溶液為淺綠色。用于色譜分析試劑。點(diǎn)滴分析測定鉑、硒、亞硝酸鹽和硝酸鹽。還原劑。制造鐵氧體。凈水。聚合催化劑。照相制版。

硫酸亞鐵的還原原理

大量的硫酸亞鐵被用作還原劑,主要還原水泥中的鉻酸鹽。

含六價(jià)鉻廢水一般采用鉻還原法進(jìn)行處理。

原理:在酸性條件下,投加還原劑硫酸亞鐵、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫等,將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻,然后投加氫氧化鈉、氫氧化鈣、石灰等調(diào)pH值,使其生成三價(jià)鉻氫氧化物沉淀從廢水中分離。

在該反應(yīng)中,氧化劑是Cl2,還原劑也是Cl2,本反應(yīng)是歧化反應(yīng)。

氯氣

氯氣遇水會(huì)產(chǎn)生次氯酸,次氯酸具有凈化作用,用于消毒——溶于水生成的HClO具有強(qiáng)氧化性

化學(xué)方程式是: Cl2+H2O=HCl+HClO(可逆反應(yīng))

氯氣與堿溶液反應(yīng)

【例】

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

上述兩反應(yīng)中,Cl2作氧化劑和還原劑,是歧化反應(yīng)。

Cl2 + 2OH(-) (冷) = ClO(-) + Cl(-) + H2O

3Cl2 + 6OH(-) (熱) = ClO3(-) + 5Cl(-) + 處理工藝流程:含Cr6+廢水→調(diào)節(jié)池→還原反應(yīng)池→混凝反應(yīng)池→沉淀池→過濾器→pH回調(diào)池→排放。

氯氣常溫常壓下為黃綠色氣體,經(jīng)壓縮可液化為金黃色液態(tài)氯,是氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品之一,用作為強(qiáng)氧化劑與氯化劑。氯混合 5%(體積)以上氫氣時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。氯能與有機(jī)物和無機(jī)物進(jìn)行取代或加成反應(yīng)生成多種氯化物。氯在早期作為造紙、紡織工業(yè)的漂白劑。

典型還原劑

活潑的金屬單質(zhì):如Na,Al,Zn,Fe等.

活潑的金屬氫化物:如氫化鋁鋰LiAlH4

某些非金屬單質(zhì):如H2,C,Si等.元素(如C,S等)

堿金屬單質(zhì):如Li,Na,K等

處于低化合價(jià)時(shí)的氧化物:如CO,SO2,H2O2等。

非金屬氫化物:如H2S,NH3,HCl,CH4等。

處于低化合價(jià)時(shí)的鹽:如Na2SO3,FeSO4等。

氯化亞錫SnCl2,草酸H2C2O4,硼氫化鉀KBH4,硼氫化鈉NaBH4,乙醇C2H5OH

在化合價(jià)有改變的氧化還原反應(yīng)中,化合價(jià)由低變高的物質(zhì)稱作還原劑,可做抗氧化劑,具有還原性,被氧化,其產(chǎn)物叫氧化產(chǎn)物。

還原劑是相對(duì)的概念,因?yàn)橥�一物質(zhì)可能隨反應(yīng)物質(zhì)的不同,呈現(xiàn)還原劑或氧化劑的特性。

如:SO₂+2HNO₃→H₂SO₄+2H₂O+NO₂的反應(yīng)中中SO₂是還原劑。 但在H₂S+SO₂→S+H₂O中,SO₂卻是氧化劑。

氧化還原反應(yīng) (oxidation-reduction reaction, 也作redox reaction)是在反應(yīng)前后元素的化合價(jià)具有相應(yīng)的升降變化的化學(xué)反應(yīng)。在反應(yīng)過程中有元素化合價(jià)變化的化學(xué)反應(yīng)叫做氧化還原反應(yīng)。這種反應(yīng)可以理解成由兩個(gè)半反應(yīng)構(gòu)成,即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。此類反應(yīng)都遵守電荷守恒。在氧化還原反應(yīng)里,氧化與還原必然以等量同時(shí)進(jìn)行。兩者可以比喻為陰陽之間相互依靠、轉(zhuǎn)化、消長且互相對(duì)立的關(guān)系。有機(jī)化學(xué)中也存在氧化還原反應(yīng)。

物質(zhì)與氧反應(yīng),生成氧化物的反應(yīng)叫做氧化反應(yīng)。 有含氧的化合物反應(yīng)不一定是氧化反應(yīng),比如如果生成的化合物雖然含氧,但不是氧化物的話,就不叫氧化反應(yīng),氧化反應(yīng)就是指化合價(jià)升高的反應(yīng)。 氧化、還原概念久已為人們所認(rèn)識(shí)和應(yīng)用了。人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)有一個(gè)過程,是逐步深化的。氧化反應(yīng)本來的意思是指燃料在空氣或氧氣里的燃燒,金屬的灼燒和銹蝕

生物的呼吸,等等。還原反應(yīng)被描述為從金屬礦石中提煉出金屬來,等等。所以得氧就是氧化反應(yīng),失氧就是還原反應(yīng)。但是,又發(fā)現(xiàn)在有些反應(yīng)里,氧化并沒有得氧,而是失去了氫。如硫化氫溶液暴露在空氣里跟氧氣反應(yīng),生成硫和水。 2H2S+O2=2H2O+2S 在這個(gè)反應(yīng)里,H2S的被氧化是失去了氫,氧氣的被還原卻是得到了氫。這樣,氧化、還原概念又有所擴(kuò)展,氧化反應(yīng)就是得氧或失氫,還原反應(yīng)就是失氧或得氫。這個(gè)概念雖然是淺顯的,但到今天也仍然沒有失去它的意義。許多有機(jī)化學(xué)的和生物化學(xué)的氧化還原反應(yīng)常常是更直接地以失氫、得氫來衡量,如在光合作用里,水的被氧化是失氫,二氧化碳的被還原是得氫。 氧化、還原的概念后來又進(jìn)一步擴(kuò)展到除氧氣以外的非金屬,如氯氣、硫等的反應(yīng)。
FeCl2的溶液容易在空氣里被氧化為FeCl3,這是氧化反應(yīng)。 12FeCl2+6H2O+3O2=8FeCl3十4Fe(OH)3↓ 但是,FeCl2也很容易跟Cl2起反應(yīng),生成FeCl3。 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 研究了這二個(gè)反應(yīng)的實(shí)質(zhì),發(fā)現(xiàn)氧化、還原與電子轉(zhuǎn)移的關(guān)系。失去電子的反應(yīng)是氧化反應(yīng),得到電子的反應(yīng)是還原反應(yīng)。 氧化還原反應(yīng)必然同時(shí)發(fā)生的這一現(xiàn)象自然更深刻地被人們所認(rèn)識(shí)了,因?yàn)檫�原劑失去的電子,必然同時(shí)為氧化劑所獲得。 對(duì)于離子化合物的氧化還原反應(yīng)來說,電子是完全失去或完全得到的。但是,對(duì)于共價(jià)化合物來說,在氧化還原反應(yīng)中,有電子的偏移,但還沒有完全的失去或得到,那么用氧化數(shù)來表示就更為合理。
例如 H2+Cl2=2HCl 這個(gè)反應(yīng)的生成物是共價(jià)化合物,氫原子的電子沒有完全失去,氯原子也沒有完全得到電子,只是形成的電子對(duì)偏離于氫,偏向于氯罷了。這樣,氧化數(shù)的升高就是氧化,氧化數(shù)的降低就是還原。在氧化還原反應(yīng)里,總的來說一種元素氧化數(shù)升高的數(shù)值總是跟另一種元素氧化數(shù)降低的數(shù)值相等。
氧化劑: 物質(zhì)的氧化性、還原性 氧化劑易于得到電子,具有氧化性。還原劑易于失去電子,具有還原性。所謂氧化性,是指具有氧化別的元素的能力,即奪取電子的能力;還原性是指具有還原別的元素的能力,即失去電子的能力。一般地說,強(qiáng)氧化劑,它的氧化性強(qiáng),自身易被還原;強(qiáng)還原劑,它的還原性強(qiáng),自身易被氧化。
金屬元素的原子易于失去電子,因此,它具有還原性。越活潑的金屬元素的單質(zhì),是越強(qiáng)的還原劑,具有越強(qiáng)的還原性。由此可見,元素的金屬性的強(qiáng)弱跟它的還原性強(qiáng)弱是一致的。常見金屬的活動(dòng)性順序,也就是還原性順序。 許多非金屬元素的原子易于得到電子,因此,它們具有氧化性。越活潑的非金屬元素的單質(zhì),是越強(qiáng)的氧化劑,具有越強(qiáng)的氧化性。由此可見,元素的非金屬性的強(qiáng)弱跟它的氧化性強(qiáng)弱是一致的。 由于元素的金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱分別跟元素的還原性、氧化性強(qiáng)弱相對(duì)應(yīng),因此,元素周期表反映元素金屬性、非金屬性變化規(guī)律的同時(shí),也反映出元素還原性、氧化性的變化規(guī)律。