Реакциите на окисление-редукция или „редокс“ представляват една от основните класификации на реакциите в химията. Реакциите задължително включват трансфер на електрони от един вид в друг. Химиците наричат загубата на електрони като окисление, а печалбата на електрони като редукция. Балансирането на химично уравнение се отнася до процеса на коригиране на броя на всеки реагент и продукт, така че съединенията от лявата и дясната страна на реакционната стрелка - съответно реагентите и продуктите - съдържат еднакъв брой от всеки тип атом. Този процес представлява следствие от първия закон на термодинамиката, който гласи, че материята не може да бъде нито създадена, нито унищожена. Редукционните реакции водят този процес още една стъпка напред, като балансират и броя на електроните от всяка страна на стрелката, защото подобно на атомите, електроните притежават маса и следователно се управляват от първия закон на термодинамика.
Напишете небалансираното химическо уравнение на лист хартия и определете видовете, които се окисляват и редуцират, като изследвате зарядите върху атомите. Например, разгледайте небалансираната реакция на перманганатен йон, MnO4 (-), където (-) представлява заряд върху йона на отрицателен и оксалатен йон, C2O4 (2-) в присъствието на киселина, H (+): MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + H2O. Кислородът почти винаги приема заряд от отрицателни две в съединенията. По този начин, MnO4 (-), ако всеки кислород поддържа отрицателен два заряда и общият заряд е отрицателен, тогава манганът трябва да има заряд от положителни седем. Въглеродът в C2O4 (2-) по подобен начин показва заряд от положителни три. От страна на продукта манганът има заряд от положителни две, а въглеродът е положителен четири. По този начин в тази реакция манганът се редуцира, тъй като зарядът му намалява, а въглеродът се окислява, тъй като зарядът му се увеличава.
Напишете отделни реакции - наречени полуреакции - за процесите на окисление и редукция и включете електроните. Mn (+7) в MnO4 (-) става Mn (+2) чрез поемане на пет допълнителни електрона (7 - 2 = 5). Всеки кислород в MnO4 (-) обаче трябва да стане вода, H2O, като страничен продукт и водата не може да се образува с водородни атоми, H (+). Следователно, протоните, H (+) трябва да бъдат добавени към лявата страна на уравнението. Балансираната полуреакция вече става MnO4 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H2O, където e представлява електрон. Полуреакцията на окисление по подобен начин става C2O4 (2-) - 2e → 2 CO2.
Балансирайте общата реакция, като се уверите, че броят на електроните в полуреакциите на окисление и редукция са равни. Продължавайки предишния пример, окислението на оксалатния йон, C2O4 (2-), включва само два електрона, докато редукцията на манган включва пет. Следователно, цялата реакция на половината манган трябва да се умножи по две и цялата реакция на оксалат трябва да се умножи по пет. Това ще доведе до броя на електроните във всяка полуреакция до 10. Двете полуреакции сега стават 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H2O и 5 C2O4 (2-) - 10 e → 10 CO2.
Получете балансираното цялостно уравнение, като сумирате двете балансирани половин реакции. Обърнете внимание, че мангановата реакция включва печалба от 10 електрона, докато оксалатната реакция включва загуба на 10 електрона. Следователно електроните се анулират. На практика това означава, че пет оксалатни йона прехвърлят общо 10 електрона към два перманганатни йона. Когато се сумира, общото балансирано уравнение става 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2, което представлява балансирано редокс уравнение.
