将氧化剂从最强到最弱排序：哪个最适合哪些任务？

对于经常为研究或电子组装进行氧化还原反应的实验室，拥有一个氧化剂库并了解它们的比较优势至关重要。然而，即使在技术和科学专业人士中，大多数没有化学背景的人也可能不了解氧化剂是什么或它们是如何工作的。这是有问题的，因为在许多实验室中，技术人员需要知道为特定任务选择哪种氧化剂——而做出错误选择的后果可能是灾难性的。

在讨论哪种氧化剂适合不同类型的实验室任务之前，有必要探索如何测量氧化剂的强度，并了解什么定义了氧化剂非常适合特定的工作。

什么是氧化剂的标准还原电位，它为什么重要？

简短的分析化学课程将为氧化剂的实际使用奠定坚实的基础。当一种化学物质接收电子时，它被称为“还原”；当它提供电子时，它被称为“氧化”。在化学溶液的情况下，添加氧化剂相当于添加原子，该原子可以从溶液中的其他原子接收电子，从而使溶液中的其他原子捐赠电子并被氧化。虽然这个术语有点违反直觉，但更多地了解如何测量氧化和还原将提供实质性的澄清。 标准还原电位  化学物质的 (E h ) 描述了该化学物质从相邻电极而不是从溶液中化学物质的另一个原子接收或提供电子的难易程度。具有更高标准还原电位值的化学物质是更好的氧化剂，因为它们可以接受更多的捐赠电子，从而氧化更大比例的符合捐赠条件的潜在电子。标准还原电位以伏特为单位测量，因为它反映了电子从电极流向化学物质的流动。

然而，精明的化学家会注意到，电子流动的难易程度受几个因素的影响，包括：

• 温度

• 参与原子的纯度

• 离子浓度

• 分压

因此，标准还原电位的“标准”分量是指还原电位与特定化学品列出的伏特值相同的条件。  

这些条件是：

• 25摄氏度

• 100% 纯度的参与原子

• 1 摩尔浓度的参与离子

• 参与气态原子的分压为 1 个大气压

为了使度量标准标准化，定义为零伏电位的一致氢电极也用作参考点。在现实世界的实践中，最重要的一点是具有更高标准还原电位的元素将成为更有效的氧化剂。考虑到这一指标，可以比较氧化剂的相对能力，以找到最适合任何给定应用的氧化剂。

哪些氧化剂最强，哪些最弱？

每种最常见的氧化剂都有特定的用例。试剂的液相或气相、其腐蚀性能以及对人体或其他实验室硬件造成伤害的风险都是需要考虑的相关因素。通常，大多数氧化剂对人的生命是危险的，如果控制不当，可能会对周围区域造成损害。然而，通过适当的预防措施，大多数氧化剂可以安全地用于它们的至少一个物质相。

硫酸 (H2SO4) 是一种中等强度的氧化剂，标准还原电位为 0.17 伏。因为硫酸根据定义是其水溶液形式，所以它非常适合在电极表面上积聚的残留物被氧化的情况下，必须将其清除和冲洗掉。

然而，作为氧化剂，硫酸不一定能捕获足够的电子来消除高度还原的电极或溶液中的自由电子。此外，硫酸不适合与由银或金等易腐蚀元素组成的电极或化学溶液一起使用。

过氧化氢 (H2O2) 在其水溶液中的氧化电位为 0.70 伏。与硫酸不同，过氧化氢是一种更强的氧化剂。由于它不是强酸，因此使用起来也更加安全。这意味着它也适用于氧化由容易失去光泽或腐蚀的元素制成的电极。对于大多数实验室用途，过氧化氢是理想的氧化剂，因为它的强度足以完成对目标溶液或电极的氧化任务，同时购买成本低廉且使用起来简单安全。

然而，在某些情况下，水性氧化剂在氧化过程之后是不希望的或难以去除的。此外，可能存在过氧化氢不足以完全氧化目标的情况。

臭氧 (O3) 是一种气态的强氧化剂，具有 2.075 伏的氧化电位。臭氧对人类非常危险，而且由于暴露在狭窄范围之外的温度下容易爆炸，因此也很难使用。当使用正确的预防措施时，臭氧是需要极其强大的气相氧化剂的工业应用的首选。但是，臭氧的购买成本非常高，并且在使用或储存时需要非常小心，这使得它不适合使用另一种氧化剂来完成的任务。  

氟 (F2) 是最强大和最通用的氧化剂之一，其水溶液形式的氧化电位为 3.05 伏特，氢氟酸，其气态形式的氧化电位为 2.87 伏特。对于需要在液相或气相中使用最强氧化剂的应用，氟是唯一的选择。然而，氟具有极强的反应性，无论其相或目标的组成如何，都很难使用。

许多原子和分子以最小的刺激与氟发生爆炸性反应，包括无处不在的分子，如二氧化碳。有机分子中的常见元素，如碳、氮和氨，也会在各种分子条件下发生爆炸性反应。因此，明智的做法是避免使用氟作为氧化剂，如果有其他东西可以完成这项工作。

为工作选择合适的氧化剂

虽然上述氧化剂列表只是可以发挥类似作用的大量市售化学品中的一小部分，但许多实验室可能仍然难以根据他们的需要选择合适的氧化剂，尤其是当他们的需求是非传统的时。因此，与经验丰富的氧化剂和其他实验室化学品供应商合作可以大大有助于为实验室的预期应用找到合适的化学工具。当实验室与熟悉其工业或研究需求的合格供应商合作时，保持创新引擎的运转比以往任何时候都容易。