Mikä on hapettava aine?

Hapetus- ja pelkistyskemiassa hapettava aine on aine, joka pelkistyy kemiallisessa reaktiossa aiheuttaen siten toisen aineen hapettumisen. Yleisimpiä hapettimia ovat happi (O2), joka on termin “hapettuminen” alkuperä, vetyperoksidi (H2O2), otsoni (O3) ja halogeenikaasut. Hapettavia aineita, joita kutsutaan myös hapettimiksi, käytetään monilla teollisuudenaloilla ja tuotteissa aina kemianteollisuudesta ja räjähteistä puhdistusaineisiin, antiseptisiin aineisiin ja erikoistehosteisiin.

Hapetus- ja pelkistyskemia, joka joskus tunnetaan myös nimellä redoksikemia, on kemiallisten reaktioiden tutkimus, jolla elektronit siirretään kemiallisesta lajista toiseen. Tällaisessa reaktiossa pelkistävä aine menettää elektroneja ja hapetetaan, kun taas hapettava aine saa enemmän elektroneja ja pelkistyy. Kemiaopiskelijat käyttävät usein mnemonista laitetta OIL RIG, joka tarkoittaa sanoja ”hapettuminen häviää (elektronit), pelkistys lisääntyy (elektronit)” näiden kahden välillä. Perinteisesti hapettavan aineen uskottiin olevan kemikaali, joka joko lisäsi happea tai uutti vetyä, mutta varmin määritelmä on, että hapettava aine saa elektroneja ja vähenee reaktiossa.

Hapettimen lujuus voidaan arvioida useista tekijöistä. Tyypillisesti korkean hapettumistilan omaavat yhdisteet, kuten nitraatit (NO3-), permanganaatit (MNO4-) ja kromaatit (CrO42-) ovat hyviä hapettimia. Nyrkkisääntönä on, että hyvät pelkistävät aineet ovat huonoja hapettimia ja hyvät hapettimet ovat huonoja pelkistysaineita. Toinen tapa arvioida hapettimen suhteellinen lujuus on määrittää sen standardielektrodipotentiaali voltteina mitattuna. Suuret potentiaalit katodipuolireaktiossa vastaavat tyypillisesti korkeampia hapettumislujuuksia.

Hapettimia käytetään laajalti useilla teollisuudenaloilla aina kemianteollisuudesta aina puhdistusaineita ja liuottimia, ilotulitteita ja räjähteitä sekä erikoistehosteita valmistaviin teollisuudenaloihin. Natriumhypokloriittiliuoksia (NaClO), joka tunnetaan yleisemmin valkaisuaineena, käytetään yleisesti kotitalouksien puhdistusaineissa, koska ne kykenevät poistamaan tahrat. Ilotulitus, joka on yleinen näky yöjuhlissa ulkona, käyttää voimakkaita hapettimia luodakseen mahtavia räjähdyksiä. Erikoistehosteissa hapettimilla voidaan antaa uusille huonekaluille kulunut, antiikkinen ilme.

Kun työskentelet hapettavien aineiden kanssa, on erittäin tärkeää, että kemisti tai opiskelija on tietoinen räjähdys- ja palovaarasta. Erittäin voimakkaat hapettimet, kuten fluorikaasu, voivat reagoida kiivaasti pelkistävien aineiden kanssa ja syövyttää laboratoriolaitteita. Rikastetut happiatmosfäärit tai puhtaat happivirrat voivat myös aiheuttaa palovaaran laboratoriossa. Useimmat materiaalit, jotka muodostavat uhan vahvoina hapettimina, sisältävät varoituksen tai ne on nimetty sellaisiksi Yhdysvalloissa kirjaimilla OX etiketin National Fire Protection Association (NFPA) -timantin erityisten vaarojen osiossa.