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日常生活中的化学——氧化还原反应

生活环境随处可见，生命维系少不了它

氧化还原反应是最重要的化学反应。在任何这一类化学反应

中，有某一物质被还原，即有另一物质被氧化。环顾我们所生存

的环境，大至整个地球中生命现象的维系，小至日常生活中的枝

枝节节，都可以看到这个最基本的化学反应的痕迹。

任何一种化学反应的过程中，新生成物必随反应物的逐渐消

耗而产生。在此一转变的过程里，反应物分子内部的化学键必然

要经过一番重新组合，才能产生适当的生成物分子，这就要涉及

分子内部电子分布情形的改变。氧化还原反应是化学反应中最重

要的一类，其反应过程中，分子或原子（离子）间电子的转移更

显而易见。某一原子（或离子）氧化状态的改变，必有另一原子

（或离子）氧化状态相对应的改变；换句话说，某一物质被氧化，

就必然有另一物质被还原，这两者之间是相辅相成的。若纯从能

量的观点来看，在任何自发的氧化还原反应中，阳电性元素趋向

失去电子（氧化），也就是氧化数趋向正值，而阴电性元素则趋

向获得电子（还原），氧化数趋向负值。

在我们周围的环境里，氧化还原反应确实占了极大的分量，

可以说是推动整个生物圈的原动力，任何生命的持续过程都少不

了它。所谓的生物圈是指地球上所有生命的部分，其中包含着各

种不同的化合物，主要是由碳、氧、氮、氢四种元素所组成。这

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些化合物在自然界中不断的生成、消耗及互相转变，永远保持着

一种连绵不绝的循环状态，使得生物圈本身就像是一个巨大的循

环系统，由能量的同化与异化作用，和涉及上述四种元素的种种

氧化还原反应，构成了整个的生命现象。此外，在我们日常生活

的许多小事里，也都可以看到这类最基本的化学反应。

杀菌与漂白

氯或臭氧常用来净化饮水，消灭水中所含的病原体；次氯酸

溶液则可以作为医院病房或器具的一种有效杀菌剂。在这些例子

中，其关键性的化学反应就是由这类强氧化剂对病原体致命部分

的强烈氧化作用。

这些含氧或氯的化学物因具有强烈氧化作用，也可以用作木

浆、纸张或棉花的漂白剂。例如，Chloro这种家庭用漂白剂，

其主要的作用成分就是次氯酸。事实上，大部分漂白剂的作用是

将有色的物质氧化或还原，使其转变为无色的物质，或是变得容

易分离。

矿石中金属的提取

我们日常生活中所用的各种金属，几乎都是以化合物的状态

存在于自然界中，其中如硫化物、氧化物、碳酸盐和硫酸盐是常

见的几种。在此类化合物中，金属元素都是正氧化态。因此，若

要将金属分离出来，便要将带有正价的离子还原成零价状态，这

就需要适当的还原剂来达成任务了。

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对于一些氧化活性稍弱的金属，像铁、铅或锡等，通常使用

碳或一氧化碳来还原，例如

SnO2C→Sn2CO
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oO3H→Mo3HO
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3BaO2Al→AlO3Ba
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至于那些本身氧化活性特别活泼的金属，或是其还原电位特

别低（负值大）的金属离子，像铝、镁、钠等，就只有用电解方

法才能还原了。

炸药

炸药的爆炸作用，其实也正是一种特别剧烈的氧化还原反

应。炸药可能是一种强还原剂与强氧化剂的混合物，也可能是一

种单一的化学物质，其分子同时具有强还原性与强氧化性两个不

同部分。例如下列物质，都可作强烈的炸药：

当炸药一旦引发，在强还原剂与强氧化剂之间迅速发生反应，瞬

间释放出内藏的巨大能量，而产生了所谓的爆炸现象。

照相术

现代生活中极为普遍的照相术，也同样牵涉到氧化还原反

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应。当光线被景像反射，经照相机的透镜聚焦到底片上的感光乳

胶时，其中一些卤化银被活化。在底片显影的阶段中，这些活化

了的卤化银颗粒或结晶，能与显影液中的还原剂作用，使得银离

子还原成黑色的金属银粒子，其反应式可写为

当活化的卤化银还
原成金属银之后，再用其它化学方法除去底片上那些未经活化而

不起反应的卤化银（一般称为定影）。随后底片上即出现显著的

对比，愈黑的地方表示感光愈强，较淡的部分表示感光较弱，由

此便记录下原先的影像。

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