氧化反应
取自 食品百科全书
氧化是一种重要的化工单元过程。氧化就是被氧化的物质原子丢掉电子,氧化剂获得电子的过程,不论氧化剂是何种物质。传统上表示物质和氧化合,形成氧化物的过程,也就是被“氧”氧化的过程;另外还包括含氢的物质,其中的氢原子和氧化合成水,也就是含氢物质被氧夺去氢原子的过程,也叫氧化过程。自从电子的活动情况被科学界发现后,氧化过程不仅指与氧的作用,能夺取电子的物质都能被用作氧化剂,如氯气、硝酸等。
氧化过程在化学工业生产中非常重要,用于许多化合物的制备,如:
硫化铁氧化成二氧化硫,再将二氧化硫氧化成三氧化硫,以制备硫酸;
氨氧化成一氧化氮(以鉑作為催化劑),再将一氧化氮氧化成二氧化氮以制备硝酸;
氯化氢氧化被夺去氢生成氯气和水。
在工业生产中虽然是应用化学反应的原理,但和在实验室中研究最重要的不同点是必须考虑经济的观点,工业生产必须在经济上是可行的,原料是容易得到的,产品是有利润的,尽量选取廉价的氧化剂,是氧化过程尽量向简单、高效率、低运行成本方向上发展。
补充
氧化反应
物质失电子的作用叫氧化反应;得电子的作用叫还原。狭义的氧化指物质与氧化合;还原指物质失去氧的作用。氧化时氧化值升高;还原时氧化值降低。氧化、还原都指反应物(分子、离子或原子)。氧化也称氧化作用或氧化反应。有机物反应时把有机物引入氧或脱去氢的作用叫氧化;引入氢或失去氧的作用叫还原。物质与氧缓慢反应缓缓发热而不发光的氧化叫缓慢氧化,如金属锈蚀、生物呼吸等。剧烈的发光发热的氧化叫燃烧。
一般物质与氧气发生氧化时放热,个别可能吸热如氮气与氧气的反应。电化学中阳极发生氧化,阴极发生还原。
根据氧化剂和氧化工艺的不同,氧化反应主要分为空气(氧气)氧化和化学试剂氧化。化学试剂氧化具有选择性好、过程简单、方便灵活等优点,在医药化工领域,由于产品吨位小,因此多用化学试剂氧化法。
化学试剂氧化所用的氧化剂有无机氧化剂和有机氧化剂,无机氧化剂包括:高价金属氧化物、高价金属盐、硝酸、硫酸、氯酸钠、臭氧、过氧化氢等;有机氧化剂一般是缓和的氧化剂,包括硝基物、亚硝基物、过氧酸以及与无机氧化物形成的复合氧化剂。
下面介绍几种常用氧化剂:
高锰酸钾氧化性强,可以将伯醇、醛、芳环侧链的烷基氧化成酸,由于在酸性条件下氧化选择性差,多在中性或碱性中使用。
二氧化锰是较温和的氧化剂,可将芳环侧链的甲基氧化为醛。