Reduksjonshalvreaksjoner

Reduksjonshalvreaksjoner er den delen av en redoksreaksjon der et stoff tar opp elektroner. I en redoksreaksjon foregår reduksjon og oksidasjon samtidig, hver i sin halvreaksjon. I elektrokjemi og i batterier blir disse halvreaksjonene ofte skrevet separat for å vise hva som skjer ved katoden (reduksjon) og ved anoden (oksidasjon). Når halvreaksjonene kombineres, gir de den fullstendige reaksjonen.

Halvreaksjonene balanseres ved å gjøre antall elektroner likt på begge sider. Prosessen innebærer: først balanserer atomer, deretter balanserer ladning ved å legge til elektroner. I sure løsninger tilsettes H2O og H+, i basiske løsninger OH- og H2O. Eksempel på reduksjon: Cu2+ + 2 e- -> Cu(s). Den tilsvarende oksidasjon er Cu(s) -> Cu2+ + 2 e-.

Vanlige reduksjonshalvreaksjoner inkluderer MnO4- i sur løsning: MnO4- + 8 H+ + 5 e- -> Mn2+ + 4 H2O, og Fe2+ til Fe3+: Fe2+ -> Fe3+ + e-. Standardreduksjonspotensialer E° beskriver hvor drivkraften for reduksjon er, målt ved 25 °C i 1 M konsentrasjon. Katoden er stedet for reduksjon, anoden stedet for oksidasjon. Ved å kombinere halvreaksjonene og bruke E°cell = E°cathode - E°anode kan man vurdere om reaksjonen er spontan under standardbetingelser.

Reduksjonshalvreaksjoner er sentrale i elektrolys, batterier, korrosjon og elektroplating. De gir grunnlag for å beregne spenninger og reaksjonsretning ved hjelp av standard og ikke-standard forhold som Nernst-ligningen.

Til sammen utgjør reduksjonshalvreaksjoner et rammeverk for å analysere elektronoverføring i kjemiske systemer og for å forklare og forutsi atferden til redoksreaksjoner i praksis.