Redoxprozesses

Redoxprozesse sind chemische Reaktionen, bei denen die Oxidationszahlen der beteiligten Elemente durch Elektronenübertragung verändert werden. In einer Redoxreaktion wird eine Spezies oxidiert (Oxidationszahl steigt) und eine andere reduziert (Oxidationszahl sinkt). Die Substanz, die Elektronen abgibt, dient als Reduktionsmittel, diejenige, die Elektronen aufnimmt, als Oxidationsmittel. Die beteiligten Stoffe bilden Redoxpaare.

Die Elektronenübertragung kann direkt erfolgen oder über Zwischenstufen. In der Praxis werden Redoxreaktionen oft mithilfe von Redoxpotentialen beschrieben. Das Standardreduktionspotential E° eines Redoxpaares gibt die Tendenz der Spezies an, Elektronen zu gewinnen, gegenüber einer Standardwasserstoffelektrode. Die reale Reaktion hängt zusätzlich von Konzentrationen, pH-Wert und Temperatur ab und wird durch die Nernst-Gleichung beschrieben.

Typische Beispiele sind die Oxidation von Metallen (Rost), die Verbrennung von Brennstoffen, biologische Prozesse wie die Zellatmung und die Fotosynthese, sowie Umweltprozesse wie die Reduktion von Metallen im Boden und in Gewässern.

Anwendungen finden sich in der Energieerzeugung (galvanische Zellen) und in der Elektrochemie (Elektrolyse). Redoxreaktionen werden auch in Titrationen (z. B. Permanganat- oder Iodometrie) und in Messverfahren wie Potentiometrie oder Voltammetrie genutzt.