Redoksireaktsioone

Redoksireaktsioone, eli pelkistys-pelkistysreaktio, on kemiallinen prosessi, jossa kaksi kemiallista ainetta vaihtavat elektronit. Reaktiossa yksi aine pelkistyy eli saa elektronit, kun taas toinen aine hapettuu eli luovuttaa elektronit. Nämä prosessit tapahtuvat samanaikaisesti, joten niitä kutsutaan pariksi: hapetus ja pelkistys.

Hapetus tarkoittaa aineen oksidaatiotilan nostamista, kun taas pelkistys tarkoittaa sen laskemista. Esimerkiksi rautaoksidin (Fe₂O₃) ja hiilen (C) välisessä reaktiossa rauta pelkistyy raudaksi (Fe), kun taas hiili hapettuu hiilidioksidiksi (CO₂). Tällaiset reaktiot ovat keskeisiä monissa luonnollisissa ja teknisissä prosesseissa, kuten ruostumisessa, korroosiota estävissä pinnoitteissa ja sähkökemiallisissa soluissa.

Redoksireaktiot voivat olla spontaaneja tai vaatia ulkoista energianlähdettä. Spontaaneja reaktioita tapahtuu, kun hapetuspotentiaali on positiivinen, mikä tarkoittaa, että reaktio vapauttaa energiaa. Esimerkiksi galvaniset parit, kuten sinkki-kopparipari, hyödyntävät spontaaneja redoksireaktioita sähkövirran tuottamiseen. Toisaalta ei-spontaaneja reaktioita, kuten vesielektrolyysissä, ajetaan ulkoisella sähkövirralla.

Redoksireaktiot ovat myös elintärkeitä biologisissa prosesseissa, kuten soluhengityksessä, jossa ravintoaineet hapetetaan energian tuotantoon. Ne ovat myös keskeisiä ympäristöprosesseissa, kuten hapen ja ravinteiden kierrossa ekosysteemeissä. Ymmärtäminen näistä reaktioista on tärkeää kemian, fysiikan ja biologian eri aloilla.