산화제
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1. 개요
산화제는 산화 환원 반응에서 전자를 얻어 환원되는 물질이며, 산소 원자를 방출하는 화합물로 정의된다. 산화제는 강산화제와 약산화제로 나뉘며, 산소, 오존, 플루오린, 염소, 브롬, 아이오딘, 질산, 과망가니즈산염, 과산화수소 등이 있다. 산화제는 전자 전달 반응에서 전자 수용체 역할을 하며, 기질에 산소 원자를 전달하는 산소 원자 전달체로 작용하기도 한다. 위험물 분류에서 산화제는 다른 물질의 연소를 일으키거나 촉진할 수 있는 물질로 정의되며, 미국 교통부에서는 고체 및 액체 산화제에 대한 구체적인 기준을 제시한다.
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| 산화제 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 화학 반응에서 다른 물질을 산화시키는 화학 물질 |
| 역할 | 환원제의 반대 역할 수행 |
| 다른 용어 | 산화제, 산화성 물질, 산화제 |
| 설명 | |
| 기능 | 전자를 받아들이는 능력 |
| 정의 | 다른 물질을 산화시켜 자신은 환원되는 물질 |
| 반응 | 산화-환원 반응에서 필수적인 역할 수행 |
| 반쪽 반응 | 산화제는 반쪽 반응에서 전자를 받아들이는 역할 |
| 예시 | |
| 일반적인 산화제 | 산소(O2) 과산화수소(H2O2) 할로젠 질산(HNO3) 과망간산칼륨(KMnO4) 크롬산(H2CrO4) 오존(O3) |
| 산업적 응용 | 표백 살균 연소 로켓 추진 |
| 주의사항 | |
| 위험성 | 일부 산화제는 부식성, 가연성, 폭발성일 수 있음 |
| 안전 조치 | 주의해서 취급하고 다른 가연성 물질과 분리 보관해야 함 |
2. 정의
산화제는 산소 원자를 방출하는 화합물 또는 산화·환원 반응에서 전자를 얻는 물질로 정의된다.[1]
간단히 말해,[1]
- 산화제는 환원된다.
- 환원제는 산화된다.
- 분자 내 모든 원자에는 각각 산화수를 부여할 수 있다. 이 수는 산화제가 작용했을 때 변화한다.
- 반응물의 산화 상태 변화에 따라 산화·환원 반응이 일어난다.
산화는 문자 그대로 물질이 산화물이 되는 것을 의미한다. 이 과정은 금속(철의 산화철로의 변화), 비금속 원소(황의 황산화물로의 변화) 및 유기물(탄소와 수소의 이산화탄소와 물로의 변화)에 적용된다.[1]
3. 종류
산화제는 강산화제와 약산화제로 나눌 수 있다.
4. 전자 수용체
전자 전달 반응에서 전자를 받는 전자 수용체는 산화제라고 불리며, 전자를 내어주는 환원제와 대비된다. 대표적인 산화제로는 철로세늄 이온(Fe(C5H5)2+)이 있으며, 이는 전자를 받아 Fe(C5H5)2를 형성한다.[1] 시중에서 구할 수 있는 강력한 수용체 중 하나는 N(C6H4-4-Br)3에서 유도된 라디칼 양이온인 "매직 블루"이다.[1]
다양한 시약의 전자 수용 특성(산화 환원 전위)은 표준 전극 전위 (데이터 페이지)에서 표로 확인할 수 있다.
5. 산소 원자 전달체
일반적으로 산화제는 기질에 산소 원자를 전달한다. 이러한 맥락에서 산화제는 산소화 시약 또는 산소 원자 전달(OAT) 시약이라고 할 수 있다.[2] 예로는 과망가니즈산염, 크롬산염, 사산화 오스뮴(OsO4), 특히 과염소산염이 있다. 이러한 종들은 모두 산화물임을 알 수 있다.
어떤 경우에는 이러한 산화물이 과망가니즈산염에서 망가니즈산염으로의 전환에서 보여지듯이 전자 수용체 역할을 할 수도 있다.
6. 주요 산화제
이산화 질소(NO2)
(클라우스 공정, 울트라마린 생산, 더 일반적으로는 환원제)
삼산화크롬(CrO3)
크롬산 이온(CrO42−)
중크롬산 이온(Cr2O72−)
망가니즈산 이온(MnO42−)
MnO2 (염기성)
사산화 오스뮴(OsO4)