ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΑ ΚΑΙ ΑΝΑΓΩΓΙΚΑ ΜΕΣΑ

Τα κυριότερα οξειδωτικά μέσα


Το ατμοσφαιρικό οξυγόνο είναι το βασικό οξειδωτικό κατά το μεταβολισμό των τροφών και τις καύσεις. Στις ρουκέτες, τους πυραύλους και τα διαστημόπλοια ως οξειδωτικό χρησιμοποιείται το υγρό οξυγόνο, μόνο του ή σε συνδυασμό με υγρό φθόριο. Άλλα οξειδωτικά που χρησιμοποιούνται για τον ίδιο σκοπό είναι το νιτρικό οξύ, το υπεροξείδιο του υδρογόνου, το υπερχλωρικό αμμώνιο (NH4ClO4) και το τετροξείδιο του αζώτου (N2O4).

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου χρησιμοποιείται επίσης και για την απομάκρυνση διαφόρων τοξικών για το περιβάλλον ουσιών (φορμαλδεΰδη, φαινόλες, διοξείδιο του θείου, κ.ά.) από τα βιομηχανικά απόνερα και απαέρια, για την απολύμανση υλικών συσκευασίας, ως αντισηπτικό στην ιατρική και ως λευκαντικό στη βιομηχανία χαρτοπολτού και χαρτιού και στη βιομηχανία υφανσίμων υλών και υφασμάτων. Διαλύματά του της τάξης του 5% χρησιμοποιούνται για τον αποχρωματισμό των μαλλιών, ενώ το γνωστό μας οξυζενέ είναι υδατικό διάλυμα Η2Ο2 3%.

Γενικά, η λευκαντική δράση ορισμένων οξειδωτικών αποδίδεται στην ικανότητά τους να οξειδώνουν τα χρωμοφόρα σε προϊόντα που δεν απορροφούν το φως, ενώ η απολυμαντική τους δράση στην ικανότητά τους να οξειδώνουν διάφορα συστατικά των κυττάρων, όπως π.χ. τις σουλφυδρυλικές ομάδες (-SΗ) στις πρωτεΐνες και τα ένζυμα. 

Λευκαντική δράση έχουν επίσης το χλώριο και ορισμένα χλωριώδη και υποχλωριώδη άλατα. Το χλώριο χρησιμοποιείται κυρίως στη βιομηχανία χαρτοπολτού και χαρτιού, ενώ τα χλωριώδη και υποχλωριώδη άλατα στη βιομηχανία υφανσίμων υλών και υφασμάτων. Αντίθετα, όμως, με το υπεροξείδιο του υδρογόνου, που θεωρείται κατάλληλο για όλες τις φυσικές ή τεχνητές υφάνσιμες ίνες, τα χλωριώδη και τα υποχλωριώδη άλατα θεωρούνται κατάλληλα μόνο για τις φυτικές (βαμβάκι, λινάρι, κ.λ.π). Η χλωρίνη είναι διάλυμα υποχλωριώδους νατρίου (NaClO) 4,5%.

Το χλώριο, όπως και το όζον3), έχει και απολυμαντική δράση. Το χλώριο χρησιμοποιείται για την απολύμανση του πόσιμου νερού, των εγκαταστάσεων στη βιομηχανία τροφίμων και στις πισίνες. Το όζον χρησιμοποιείται στην κατεργασία του πόσιμου και του εμφιαλωμένου νερού, τόσο για τις απολυμαντικές του ιδιότητες όσο και επειδή μπορεί να οξειδώσει διάφορες ουσίες που δρουν ως παράγοντες γεύσης και οσμής.

Το υπερμαγγανικό και το διχρωμικό κάλιο (KMnO4, Κ2Cr2O7) χρησιμοποιούνται:

  • στη χημική ανάλυση για την εύρεση του τίτλου (συγκέντρωσης) διαλυμάτων αναγωγικών μέσων (οξειδοαναγωγική τιτλοδότηση)
  • για την εργαστηριακή οξείδωση των πρωτοταγών αλκοολών (προς αλδεΰδες ή καρβοξυλικά οξέα) και των δευτεροταγών (προς κετόνες) και
  • τη διάκρισή τους από τις τριτοταγείς αλκοόλες

Άλλα οξειδωτικά μέσα που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση και τη διάκριση οργανικών ενώσεων είναι τα αντιδραστήρια Fehling (Φελίγγειο υγρό) και Tollens. Και τα δύο χρησιμεύουν στην ανίχνευση των αλδεϋδών και στη διάκρισή τους από τις κετόνες.

Το Φελίγγειο υγρό αποτελείται από δύο υδατικά διαλύματα, έστω Α και Β, τα οποία αναμιγνύονται λίγο πριν τη χρήση τους.

  • το διάλυμα Α είναι ένα διάλυμα      θειικού χαλκού (ΙΙ),
  • το διάλυμα Β είναι ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH)      και τρυγικού καλιονατρίου,      KOOCCH(OH)CH(OH)COONa.

Πρόκειται δηλαδή, για ένα αλκαλικό διάλυμα κατιόντων χαλκού (ΙΙ), τα οποία ανάγονται προς κεραμέρυθρο ίζημα οξειδίου του χαλκού (Ι):

Το αντιδραστήριο Tollens είναι ένα αμμωνιακό διάλυμα νιτρικού αργύρου. Κατά την αντίδραση, τα ιόντα αργύρου, που υπάρχουν στο διάλυμα, ανάγονται προς μεταλλικό άργυρο, ο οποίος σχηματίζει κάτοπτρο στα τοιχώματα του δοχείου:

    

Τα οξειδωτικά οξείδια χρησιμοποιούνται κυρίως στις μπαταρίες. Από αυτά, το διοξείδιο του μαγγανίου και το οξείδιο του αργύρου (Ag2O) αποτελούν το δραστικό υλικό της καθόδου στα αλκαλικά στοιχεία και στις μπαταρίες κουμπιά αντιστοίχως, ενώ το διοξείδιο του μολύβδου (PbO2) χρησιμοποιείται στους συσσωρευτές μολύβδου (μπαταρίες αυτοκινήτου). 

Όσον αφορά στα οξειδωτικά οξέα, νιτρικό και πυκνό θειικό οξύ, χρησιμοποιούνται κυρίως σε διάφορες μεταλλουργικές διεργασίες, όπως η ανάκτηση ορισμένων μετάλλων ή ο καθαρισμός των μεταλλικών επιφανειών πριν την επιμετάλλωση. Το πυκνό νιτρικό οξύ (παρουσία πυκνού θεικού οξέος) χρησιμοποιείται και για την παρασκευή αρωματικών νιτροενώσεων με ποικίλες χρήσεις, όπως π.χ. του νιτροβενζολίου (C6H5NO2), που αποτελεί άριστο διαλύτη για πολλές δυσδιάλυτες οργανικές ενώσεις και πρώτη ύλη για την παρασκευή χρωμάτων ανιλίνης.

Τα πιο γνωστά χημικά εκρηκτικά, όπως η νιτρογλυκερίνη και το τρινιτροτολουόλιο (ΤΝΤ), είναι οργανικές νιτροενώσεις. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετά που είναι μίγματα ενός οξειδωτικού και ενός αναγωγικού μέσου. Στην περίπτωση αυτή, ως οξειδωτικά χρησιμοποιούνται κυρίως το νιτρικό αμμώνιο (NH4ΝΟ3) και ορισμένα άλατα του καλίου, όπως το νιτρικό, το χλωρικό και το υπερχλωρικό κάλιο (ΚClO4). Τα ίδια άλατα του καλίου χρησιμοποιούνται επίσης και στην κατασκευή πυροτεχνημάτων και σπίρτων.