Oxidationreduktionreaktioner

Oxidationreduktionreaktioner är kemiska reaktioner där oxidationstal hos atomer förändras genom elektronöverföring mellan ämnen. Den som ger ifrån sig elektroner kallas reduktionsmedel, medan den som tar upp elektroner kallas oxidationsmedel. Oxidation innebär ökning av oxidationstal och reduktion innebär minskning. I de flesta fall sker elektronöverföringen genom två motsatta halvreaktioner: en oxidationshalvreaktion där elektroner avges och en reduktionshalvreaktion där elektroner tas upp. Halvreaktionerna skrivs ofta separat och balanseras så att antal elektroner överförs jämnt.

För att beskriva redoxreaktioner används begrepp som oxidationstal, redoxpar och redoxpotentialer. Standardreduktionspotentialen E° anger en parts tendens att minska en viss jon eller molekyl under standardförhållanden. När två redoxpar ses tillsammans bildas en galvanisk cell vars celpotential Ecell kan beräknas som skillnaden mellan potentialerna. Om Ecell är positiv är reaktionen spontan under standardvillkor (ΔG<0); om den är negativ är den icke-spontan under dessa förhållanden. Nernst ekvation används för att justera Ecell när koncentrationer och tryck avviker från standardvillkoren.

Betydelse och tillämpningar: oxidationreduktionreaktioner är centrala för energiomvandling i naturen och tekniken. Exempel inkluderar rost, där järn oxideras av syre, kroppens cellandning och fotosyntes där kolväten oxideras och vattnets oxidation suspend, samt olika industriella processer. Inom elektrokemi används redoxreaktioner i batterier, bränsleceller och elektrolys, medan miljö- och metallindustrin utnyttjar redoxreaktioner för avlägsnande av föroreningar och framställning av metaller.