redoxprosessien

Redoksiprosessit ovat kemiallisia reaktioita, joissa elektronit siirtyvät aineesta toiseen. Toisessa osapuolessa aine hapetetaan eli luovuttaa elektroneja, ja toisessa pelkistyy eli vastaanottaa elektroneja. Näin muodostuu redoksipari, jossa oksidantti ja reduktantti ovat vuorovaikutuksessa ja prosessi etenee elektronien siirtona.

Oksidointitilat muuttuvat redoksireaktiossa. Oksidointitila voidaan seurata oksidointilukujen avulla, jotka kuvaavat aineen elektronien määrää. Reduktio- eli pelkistyspotentiaali (E°) kuvaa kunkin redoksparin kykyä vastaanottaa elektroneja ja mitataan voltteina. Ero kahden parin potentaaleissa määrittää, onko reaktio spontaani; ΔG° = -nF E°, missä n on siirrettyjen elektronien määrä ja F Faradaysin vakio. Puolireaktioina voidaan kirjoittaa sekä oksidaatio- että pelkistysreaktiot erikseen ja tasata ne elektronien sekä massan suhteen ennen yhdistämistä.

Esimerkkejä redoksprosesseista ovat biologiset tapahtumat kuten soluhengitys ja fotosynteesi, joissa energia saadaan elektronien siirroista. Ympäristökemiassa redoksreaktiot vaikuttavat veden hapetus- ja pelkistyskierroksiin sekä metallien kiertoon maaperässä ja vesistöissä. Teollisuudessa redoksreaktioita hyödynnetään elektrolyysissä, metallinjalostuksessa, parantamisessa, energian varastoinnissa (akut ja polttokenno) sekä vedenkäsittelyssä.

Tyyppisiä redoksparia ovat esimerkiksi Fe2+/Fe3+, MnO4−/Mn2+ ja O2/H2O. Redoksprosesseja tutkitaan sekä perusominaisuuksien ymmärtämiseksi että laajojen sovellusten kehittämiseksi energiantuotannosta ympäristötekniikkaan.