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Agenti ossidanti

Che cosa sono e quali sono gli agenti ossidanti?

Gli agenti ossidanti sono sostanze chimiche in grado di cedere atomi di ossigeno in una reazione di ossido-riduzione.

In senso più generale sono quelle sostanze che, in una redox, acquistando elettroni diminuiscono il proprio numero di ossidazione; una sostanza ossidante subisce quindi una reazione di riduzione.

Gli agenti ossidanti possono essere molto selettivi, benché una stessa ossidazione si possa effettuare con più di un ossidante chimico.

In ambito industriale, la scelta dell'agente ossidante dipende dal suo costo, dalle dimensioni dell'impianto, dalla disponibilità, dai gruppi funzionali che si vogliono ossidare, dal prodotto desiderato, dai sottoprodotti, dalla facilità di recupero, da fenomeni di corrosione e infine dalla purificazione del prodotto.

Ma quali sono i principali agenti ossidanti utilizzati chimica?

Qui di seguito vengono riassunte le caratteristiche e gli usi dei principali ossidanti chimici, sottolineandone gli impieghi industriali.

1) Ossigeno

Il più importante ossidante esistenze in natura è senza dubbio l'ossigeno atmosferico, usato nella produzione di acido nitrico da ammoniaca e in molte altre sintesi.

L'ossigeno atmosferico è anche responsabile, assieme all'umidità presente nell'aria, della corrosione del ferro.

2) Acido nitrico

L’acido nitrico HNO3 concentrato è una soluzione acquosa al 69% ed è molto pericoloso per la sua rapida azione ossidante. In queste condizioni reagisce vigorosamente anche con il rame metallico con sviluppo di vapori bruni, più pesanti dell'aria, di anidride nitrosa (NO2).

In concentrazione inferiore al 30% la capacità ossidante dell'acido nitrico supera la capacità nitrante e pertanto lo si impiega in chimica organica per ottenere acidi carbossilici quali l'acido adipico e il tereftalico.

3) Perossidi

Il perossido di idrogeno (noto comunemente come acqua ossigenata) si impiega da solo o in miscela in equilibrio con peracidi.

Per esempio, il perossido di idrogeno in acido acetico è in equilibrio con l'acido peracetico che è molto efficace nell'epossidazione e nell'ossidazione del doppio legame carbonio-carbonio.

4) Ozono

Da solo o con ossigeno, è molto attivo sui doppi legami. La descrizione delle proprietà fisiche e chimiche, della preparazione e degli usi di questo agente ossidane la si trova alla voce ozono.

5) Solfati

L'acido solforico è un energico ossidante: ad alta temperatura è in grado di attaccare perfino gli idrocarburi saturi.

In condizioni opportune, per esempio in presenza di sali di mercurio, è stato usato per produrre anidride ftalica dalla naftalina.

Vengono pure impiegati solfati neutri (come il solfato di ammonio) per ottenere acido isoftalico e tereftalico dagli xileni.

6) Permanganato

È usato da moltissimo tempo per ossidazioni in laboratorio, quando nella molecola da ossidare vi è una posizione attivata. Le olefine danno glicoli; gli alchilbenzeni danno acidi carbossilici.

La semireazione di riduzione dello ione permanganato è la seguente:

MnO4- + 8H+ + 5e-→ Mn2+ + 4H2O

Esso, acquistando elettroni si riduce e si comporta quindi da ossidante (induce l'ossidazione di un'altra sostanza).

In ambiente alcalino MnO4- agisce riducendosi a biossido di manganese MnO2; in ambiente acido reagisce riducendosi a sale di Mn2+.

Ad esempio, reagendo in ambiente acido con l'acqua ossigenata (H2O2) dà luogo alla seguente reazione:

2 MnO4- + 6 H+ + 5 H2O2 → 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O

Altri agenti ossidanti

Forti ossidanti sono anche il triossido di cromo CrO3, i cromati (come ad esempio K2CrO4) e i dicromati (come ad esemoio K2Cr2O7) che si riducono a sali del cromo trivalente.

Tra gli ossidanti viene ricordato infine l'ipoclorito di sodio NaClO, sostanza presente nella comune candeggina che, ossidando, si riduce a ione cloruro Cl-; viene impiegato nel processo di sbianca.

Di importanza minore per l'industria chimica sono gli altri agenti ossidanti, quali i bicromati (decapaggio), i clorati, lo zolfo e i suoi ossidi (reazione di Willgerodt), i sali di rame (fenoli da composti aromatici), il tetraacetato di piombo (chimica degli zuccheri), gli alogeni, gli ossidi di argento, selenio, manganese, mercurio, ferro e alcali acquosi ad elevata temperatura.

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