عامل اکسید کننده

عامل اکسید کننده چیست؟

یک عامل اکسید کننده (که اغلب به عنوان اکسید کننده یا اکسیدان شناخته می شود) یک گونه شیمیایی است که تمایل به اکسید کردن سایر مواد دارد، یعنی با از دست دادن الکترون های ماده باعث افزایش حالت اکسیداسیون آن می شود. نمونه های رایج عوامل اکسید کننده عبارتند از هالوژن ها (مانند کلر و فلوئور)، اکسیژن و پراکسید هیدروژن.(H₂O_{2 Z})

تعریف

عوامل اکسید کننده را می توان به دو روش مختلف تعریف کرد:

به عنوان یک گیرنده الکترون – آنها مواد شیمیایی هستند که اتم های آنها حداقل یک الکترون را از اتم دیگر در یک واکنش شیمیایی حذف می کنند. طبق این تعریف، عوامل اکسید کننده واکنش دهنده هایی هستند که در واکنش های ردوکس کاهش می یابند.

به عنوان یک ماده انتقال دهنده اتم – یک عامل اکسید کننده ماده ای است که حداقل یک اتم الکترونگاتیو را در یک واکنش شیمیایی به یک گونه شیمیایی منتقل می کند. اتم منتقل شده معمولاً یک اتم اکسیژن است. چندین واکنش احتراق و واکنش های ردوکس آلی شامل انتقال یک اتم الکترونگاتیو بین دو واکنش دهنده است.

چه عواملی بر قدرت اکسید کننده یک عامل اکسید کننده تأثیر می گذارد؟

عوامل اکسید کننده معمولاً در بالاترین حالت های اکسیداسیون ممکن وجود دارند و بنابراین تمایل زیادی به گرفتن الکترون و کاهش دارند. یون‌ها، اتم‌ها و مولکول‌هایی که تمایل زیادی به الکترون‌ها دارند، اکسیدکننده‌های خوبی هستند. هر چه میل ترکیبی الکترون قوی تر باشد، قدرت اکسیداسیون بیشتر است.

گفته می شود فلوئور عنصری قوی ترین عامل اکسید کننده عنصر است. این شاید به دلیل این واقعیت است که فلوئور الکترونگاتیوترین عنصر در جدول تناوبی مدرن است و بنابراین قوی ترین نیروی جاذبه را در بین تمام عناصر بر روی الکترون ها اعمال می کند. در واقع، قدرت اکسیدکننده فلوئور دو اتمی (F2) به اندازه‌ای قوی است که باعث می‌شود فلزاتی مانند آزبست و کوارتز (و حتی مولکول‌هایی مانند آب) در هنگام قرار گرفتن در معرض آن شعله‌ور شوند.

چند نمونه دیگر از عوامل اکسید کننده عنصر عبارتند از: اکسیژن دو اتمی (O2)، کلر دو اتمی  (Cl2) و ازن.(O3) این اکسید کننده ها اشکال عنصری دومین و سومین عنصر الکترونگاتیو (به ترتیب اکسیژن و کلر) هستند که آنها را به خوبی پذیرنده الکترون می کند.

پتانسیل استاندارد الکترود یک نیمه واکنش در یک فرآیند ردوکس بینشی در مورد قدرت اکسید کننده ماده شیمیایی ارائه می دهد.

برخی از ترکیباتی که حالت های اکسیداسیون بزرگی را نشان می دهند نیز می توانند عامل اکسید کننده خوبی در نظر گرفته شوند. نمونه های یونی شامل یون پرمنگنات، یون کرومات و یون دی کرومات است. نمونه های اسیدی اکسید کننده های خوب شامل اسید نیتریک، اسید پرکلریک و اسید سولفوریک است. الکترونگاتیوی مولکول‌ها با افزایش حالت‌های اکسیداسیون اتم‌ها افزایش می‌یابد و توانایی آنها برای اکسید کردن سایر مواد افزایش می‌یابد.

نمونه هایی از عوامل اکسید کننده

هالوژن ها

عناصر گروه 17 جدول تناوبی در مجموع به عنوان هالوژن شناخته می شوند. گفته می شود که آنها توانایی قوی برای به دست آوردن الکترون دارند که به دلیل الکترونگاتیوی بالای آنها در مقایسه با عناصر گروه های دیگر است. این بدان معناست که آنها توانایی جذب آسان الکترون ها را به سمت هسته های مربوط خود دارند. نمونه هایی از هالوژن ها که عوامل اکسید کننده خوبی هستند عبارتند از ید، برم، کلر و فلوئور. گفته می‌شود که فلوئور قوی‌ترین عامل اکسیدکننده عنصری است که به دلیل بالاترین الکترونگاتیوی آن، همانطور که قبلاً ذکر شد.

اکسیژن

اکسیژن عنصر مربوط به عدد اتمی 8 است و با نماد “O” نشان داده می شود. این فلز به گروه کالکوژن جدول تناوبی تعلق دارد و یک غیر فلز بسیار واکنش پذیر با خواص اکسید کننده خوب است. به طور کلی، فلزات با واکنش با اکسیژن اتمسفر، به دلیل قدرت اکسید کنندگی قوی اکسیژن، تمایل به تشکیل اکسیدهای فلزی دارند. مشاهده می شود که اکسیژن بخشی از اکثر واکنش های احتراق است.

آب اکسیژنه

پراکسید هیدروژن ترکیب شیمیایی با فرمول H2O2 است. در چشم انسان مایعی بی رنگ است که ویسکوزیته آن بیشتر از آب است. پراکسید هیدروژن ساده‌ترین ترکیبی است که دارای یک گروه عاملی پراکسید با پیوند منفرد اکسیژن-اکسیژن است. از آن به عنوان یک اکسید کننده ضعیف، ضد عفونی کننده و یک عامل سفید کننده استفاده می شود.

بسیاری از عوامل اکسید کننده دیگر معمولاً به صورت صنعتی و همچنین در زندگی روزمره انسان استفاده می شوند. به عنوان مثال می توان به سفید کننده خانگی (NaClO)، نیترات پتاسیم (KNO3) و اسید سولفوریک (H2SO4) اشاره کرد.

کاربردهای عوامل اکسید کننده چیست؟

عوامل اکسید کننده کاربردهای تجاری و صنعتی متعددی دارند. تعدادی از این برنامه ها در زیر لیست شده است.

• سفید کردن پارچه ها.
• تصفیه آب.
• احتراق سوخت شامل استفاده از یک عامل اکسید کننده است.
• ذخیره انرژی در باتری ها
• ولکانیزاسیون لاستیک (افزایش استحکام و خاصیت ارتجاعی لاستیک).
• عوامل اکسید کننده نیز برای بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی مانند متابولیسم و فتوسنتز حیاتی هستند.

بسیاری از ارگانیسم ها از گیرنده های الکترون یا اکسید کننده ها برای جمع‌آوری انرژی از واکنش های ردوکس مانند فرآیند هیدرولیز گلوکز استفاده می کنند.