Oxidationsreduktionsreaktioner

Oxidationsreduktionsreaktioner, ofta kallade redoxreaktioner, är kemiska reaktioner där elektroner överförs mellan ämnen. En substans som avger elektroner oxideras, medan en substans som tar upp elektroner reduceras. Dessa förändringar återspeglas i oxidationstal och kan ske i olika miljöer och temperaturer.

Varje redoxreaktion består av en oxidationshalvreaktion och en reduktionshalvreaktion. För balansen används oftast halvreaktionsmetoden: man balanserar atomer i varje halvreaktion och justerar laddningen genom tillsats av elektroner, vätejoner och vatten. I sura lösningar balanseras väte- och syreatomer med vatten och H+, i basiska lösningar med OH- och vatten. Den sammanlagda reaktionen fås när elektronerna överförs från oxidationshalvreaktionen till reduktionshalvreaktionen.

Exempel är järn som oxideras till järn(III)joner i närvaro av syre (rost) och permanganatjonens reduktion i sur lösning till mangan(II) och vatten. Metaller oxideras av oxidationsmedel; reduktion innebär upptag av elektroner. Egenskaper som standard reduktionspotentialer (E°) används för att jämföra hur starka oxidations- och reduktionsmedel olika ämnen är, särskilt inom elektrochemiska celler och batterier.

Redoxreaktioner är centrala i biologisk energiproduktion som cellandning och fotosyntes, i industriell kemi som metallframställning och metallplätering, i energibärare som batterier och bränsleceller, samt i miljöfrågor där oxidationsvärden styr nedbrytning av organiska föroreningar och metalljoner.

Man studerar redoxreaktioner med redoxpotentialer och elektrokemiska celler, där standardspänningsserier anger hur spontana reaktionerna kan vara. Värdena påverkas av temperatur och pH och används för att förutsäga spontaniteten hos reaktioner samt energimängden som kan utvinnas.