Oksydoredukcja

Oksydoredukcja, zwana także redoks, to grupa reakcji chemicznych, w których zachodzi transfer elektronów między cząsteczkami lub jonami. W wyniku tego transferu zmieniają się stopnie utlenienia uczestniczących gatunków chemicznych: gatunek utleniający akceptuje elektrony i ulega redukcji, natomiast reduktor oddaje elektrony i ulega utlenieniu. Dzięki temu procesom energia może być uwolniona lub zaabsorbowana.

Reakcje redoks opisywane są przez dwie połowy reakcji: redukcję i utlenianie. Aby elektrony mogły przemieszczać się między gatunkami, liczba przekazywanych elektronów musi się zgadzać, co prowadzi do ich parowania w połowach reakcji. W praktyce stosuje się pojęcia utleniacz (aktywnie przyjmuje elektrony) i reduktor (oddaje elektrony). W warunkach standardowych używa się potencjałów redox, a różnica między nimi decyduje o kierunku reakcji i jej spontaniczności. W niektórych sytuacjach stosuje się równanie Nernsta do uwzględnienia stężeń.

Przykłady obejmują rdzewienie żelaza, spalanie paliw, oddychanie komórkowe oraz działanie baterii i ogniw elektrochemicznych. Oksydoredukcja ma znaczenie w chemii analitycznej, ochronie środowiska, procesach biochemicznych i technologii energetycznych. Wielu procesom środowiskowym i przemysłowym towarzyszy redox, na przykład redukcja zanieczyszczeń organicznych w roztworach wodnych.

Potencjał redox (E°) mierzy skłonność do utleniania lub redukcji poszczególnych gatunków chemicznych. Równanie Nernsta pozwala obliczać rzeczywiste wartości E w zależności od stężenia; energia swobodna ΔG związana z reakcją redoks jest dana przez ΔG = -n F ΔE°, co określa wydajność energetyczną reakcji. Koncepcja oksydoredukcji powstała w XIX wieku i odgrywa kluczową rolę w chemii, biologii i technologii.