氧化
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氧化在化學上稱為氧化作用。现时有關氧化作用的定义有三:第一个为传统定义:物质和氧气结合,形成氧化物的过程,也就是被“氧气”氧化的过程;在化學家發現元素的原子核中的电子的活动情况後,認為第一定義已經不再適合後,就提出了第二及第三個定義;第二个化学上的定义:氧化作用不仅指元素或化合物与氧气结合的作用,而是指两种元素或化合物之间(氧化剂与还原剂)夺取电子的过程;第三个同为化学上的定义:还原剂(被氧化物)与氧化剂(被还原物)之间的氧化数(此数是化学家为解决第二个定义的缺憾而構想的)升降,在氧化剂的氧化数下降(获得电子)及还原剂的氧化数上升(失去电子)的情况,也称为氧化作用。
氧化不僅是一种重要的化工单元过程,更影響大眾的日常生活。在化学工业生产中佔有非常重要的地位,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;
- 磷氧化成五氧化二磷制备磷酸;
- 乙烯氧化生成环氧乙烷;
- 甲醇氧化被夺去氢生成甲醛;
- 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。
在自然的氧化過程可以是有害的,鐵製品在空氣中會自然氧化生成一層鬆散的鐵鏽(水合氧化鐵(III)–化學式為Fe2O3.xH2O),水合氧化鐵(III)容易剝落,使內層未被氧化的鐵暴露在空氣中繼續被氧化,最後鏽壞整件鐵製品。補充一點,只有鐵製品的氧化過程才能称为生鏽,鐵被氧化的產物稱為鐵鏽。在工業(非自然)上,鋁的氧化卻是有用的,鋁在經過電解後會生成氧化鋁–(化學式Al2O3),此生成物較鋁更為堅硬及耐用,具體可見平日用來煮飯的飯煲內層的表面塗層。
