Οι αντιδράσεις μείωσης της οξείδωσης ή «οξειδοαναγωγής» αντιπροσωπεύουν μία από τις κύριες ταξινομήσεις αντίδρασης στη χημεία. Οι αντιδράσεις περιλαμβάνουν αναγκαστικά τη μεταφορά ηλεκτρονίων από το ένα είδος στο άλλο. Οι χημικοί αναφέρονται στην απώλεια ηλεκτρονίων ως οξείδωση και στην αύξηση των ηλεκτρονίων ως μείωση. Η εξισορρόπηση μιας χημικής εξίσωσης αναφέρεται στη διαδικασία προσαρμογής των αριθμών κάθε αντιδραστηρίου και προϊόντος έτσι ώστε οι ενώσεις στην αριστερή και τη δεξιά πλευρά του βέλους αντίδρασης - τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα, αντίστοιχα - περιέχουν τον ίδιο αριθμό κάθε τύπου άτομο. Αυτή η διαδικασία αντιπροσωπεύει μια συνέπεια του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής, ο οποίος δηλώνει ότι η ύλη δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. Οι αντιδράσεις Redox κάνουν αυτή τη διαδικασία ένα βήμα παραπέρα εξισορροπώντας επίσης τον αριθμό ηλεκτρονίων σε κάθε πλευρά το βέλος επειδή, όπως τα άτομα, τα ηλεκτρόνια έχουν μάζα και επομένως διέπονται από τον πρώτο νόμο του θερμοδυναμική.
Γράψτε τη μη ισορροπημένη χημική εξίσωση σε ένα κομμάτι χαρτί και εντοπίστε το είδος που οξειδώνεται και μειώνεται εξετάζοντας τα φορτία στα άτομα. Για παράδειγμα, λάβετε υπόψη τη μη ισορροπημένη αντίδραση υπερμαγγανικού ιόντος, MnO4 (-), όπου (-) αντιπροσωπεύει ένα φορτίο στο ιόν του αρνητικό, και οξαλικό ιόν, C2O4 (2-) παρουσία οξέος, H (+): MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + Η2Ο. Το οξυγόνο αναλαμβάνει σχεδόν πάντα ένα φορτίο αρνητικών δύο σε ενώσεις. Έτσι, MnO4 (-), εάν κάθε οξυγόνο διατηρεί ένα αρνητικό δύο φορτίο και το συνολικό φορτίο είναι αρνητικό, τότε το μαγγάνιο πρέπει να εμφανίζει ένα φορτίο θετικό επτά. Ο άνθρακας στο C2O4 (2-) εμφανίζει ομοίως ένα φορτίο θετικών τριών. Από την πλευρά του προϊόντος, το μαγγάνιο έχει ένα φορτίο θετικών δύο και ο άνθρακας είναι θετικός τέσσερις. Έτσι, σε αυτήν την αντίδραση, το μαγγάνιο μειώνεται επειδή το φορτίο του μειώνεται και ο άνθρακας οξειδώνεται επειδή το φορτίο του αυξάνεται.
Γράψτε ξεχωριστές αντιδράσεις - που ονομάζονται μισές αντιδράσεις - για τις διαδικασίες οξείδωσης και αναγωγής και συμπεριλάβετε τα ηλεκτρόνια. Το Mn (+7) στο MnO4 (-) γίνεται Mn (+2) λαμβάνοντας πέντε επιπλέον ηλεκτρόνια (7 - 2 = 5). Οποιοδήποτε οξυγόνο στο MnO4 (-), ωστόσο, πρέπει να γίνει νερό, H2O, ως παραπροϊόν, και το νερό δεν μπορεί να σχηματιστεί με άτομα υδρογόνου, H (+). Επομένως, τα πρωτόνια, H (+) πρέπει να προστεθούν στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης. Η ισορροπημένη μισή αντίδραση γίνεται τώρα MnO4 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H2O, όπου το e αντιπροσωπεύει ένα ηλεκτρόνιο. Η μισή αντίδραση οξείδωσης γίνεται ομοίως C2O4 (2-) - 2e → 2 CO2.
Εξισορροπήστε τη συνολική αντίδραση διασφαλίζοντας ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων στην ημι-αντίδραση οξείδωσης και μείωσης είναι ίσος. Συνεχίζοντας το προηγούμενο παράδειγμα, η οξείδωση του οξαλικού ιόντος, C2O4 (2-), περιλαμβάνει μόνο δύο ηλεκτρόνια, ενώ η αναγωγή του μαγγανίου περιλαμβάνει πέντε. Κατά συνέπεια, ολόκληρη η μισή αντίδραση μαγγανίου πρέπει να πολλαπλασιαστεί με δύο και ολόκληρη η αντίδραση οξαλικού πρέπει να πολλαπλασιαστεί επί πέντε. Αυτό θα φέρει τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε κάθε μισή αντίδραση σε 10. Οι δύο μισές αντιδράσεις γίνονται τώρα 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H2O και 5 C2O4 (2-) - 10 e → 10 CO2.
Αποκτήστε την ισορροπημένη συνολική εξίσωση αθροίζοντας τις δύο ισορροπημένες μισές αντιδράσεις. Σημειώστε ότι η αντίδραση μαγγανίου περιλαμβάνει το κέρδος 10 ηλεκτρονίων, ενώ η αντίδραση οξαλικού περιλαμβάνει την απώλεια 10 ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια συνεπώς ακυρώνουν. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι πέντε οξαλικά ιόντα μεταφέρουν συνολικά 10 ηλεκτρόνια σε δύο υπερμαγγανικά ιόντα. Όταν αθροιστεί, η συνολική ισορροπημένη εξίσωση γίνεται 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2, που αντιπροσωπεύει μια ισορροπημένη εξίσωση redox.
