Hapettumis-pelkistys- tai "redox" -reaktiot ovat yksi kemian tärkeimmistä reaktioluokituksista. Reaktiot sisältävät välttämättä elektronien siirtymisen yhdestä lajista toiseen. Kemistit viittaavat elektronihäviöön hapettumiseen ja elektronien vahvistumiseen pelkistymisenä. Kemiallisen yhtälön tasapainottaminen viittaa prosessiin, jolla jokaisen reagenssin ja tuotteen lukumäärää säädetään niin, että yhdisteet reaktionuolen vasemmalla ja oikealla puolella - reagoivat aineet ja vastaavasti tuotteet - on sama määrä kutakin tyyppiä atomi. Tämä prosessi on seurausta ensimmäisestä termodynamiikan laista, jonka mukaan ainetta ei voida luoda eikä tuhota. Redox-reaktiot vievät tämän prosessin yhden askeleen pidemmälle tasapainottamalla myös elektronien lukumäärän molemmilla puolilla nuolta, koska atomien tavoin elektronilla on massa ja siksi niitä ohjaa termodynamiikka.
Kirjoita epätasapainoinen kemiallinen yhtälö paperille ja tunnista hapettuvat ja pelkistyvät lajit tutkimalla atomien varauksia. Tarkastellaan esimerkiksi permanganaatti-ionin MnO4 (-) epätasapainoista reaktiota, jossa (-) edustaa varausta ionin negatiivinen ja oksalaatti-ioni, C2O4 (2-) hapon läsnä ollessa, H (+): MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + H2O. Happi olettaa melkein aina yhdisteiden negatiivisen varauksen. Siten Mn04 (-), jos kukin happi ylläpitää negatiivista kahta varausta ja kokonaisvaraus on negatiivinen, niin mangaanilla on oltava positiivinen seitsemän varausta. C 2O 4: ssä (2-) olevan hiilen varaus on samalla tavoin positiivinen kolme. Tuotepuolella mangaanilla on positiivinen kaksi varausta ja hiili on positiivinen neljä. Siten tässä reaktiossa mangaani vähenee, koska sen varaus vähenee ja hiili hapetetaan, koska sen varaus kasvaa.
Kirjoita erilliset reaktiot - ns. Puolireaktiot - hapetus- ja pelkistysprosesseille ja sisällytä elektronit. Mn04: n (-) Mn: stä (+7) tulee Mn (+2) ottamalla viisi ylimääräistä elektronia (7 - 2 = 5). Kaiken Mn04: ssä olevan hapen (-) on kuitenkin muututtava sivutuotteena veteen, H2O: ksi, eikä vesi voi muodostua vetyatomien H (+) kanssa. Siksi protonit, H (+) on lisättävä yhtälön vasemmalle puolelle. Tasapainotetusta puolireaktiosta tulee nyt Mn04 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H20, jossa e edustaa elektronia. Hapettumisen puolireaktiosta tulee samalla tavalla C2O4 (2-) - 2e → 2 CO2.
Tasapainota kokonaisreaktio varmistamalla, että elektronien määrä hapetus- ja pelkistyspuolireaktioissa on sama. Edellisen esimerkin jatkuessa oksalaatti-ionin, C2O4 (2-) hapettumiseen liittyy vain kaksi elektronia, kun taas mangaanin pelkistykseen kuuluu viisi. Tämän seurauksena koko mangaanireaktio on kerrottava kahdella ja koko oksalaattireaktio kerrottava viidellä. Tämä tuo elektronien määrän kussakin puolireaktiossa 10: een. Näistä kahdesta puolireaktiosta tulee nyt 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H20 ja 5 C2O4 (2-) - 10 e → 10 CO2.
Hanki tasapainoinen kokonaisyhtälö laskemalla yhteen kaksi tasapainoista puolireaktiota. Huomaa, että mangaanireaktio sisältää 10 elektronin vahvistuksen, kun taas oksalaattireaktioon sisältyy 10 elektronin menetys. Siksi elektronit peruuttuvat. Käytännössä tämä tarkoittaa, että viisi oksalaatti-ionia siirtää yhteensä 10 elektronia kahteen permanganaatti-ioniin. Yhteenvetona tasapainotetusta kokonaisyhtälöstä tulee 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2, joka edustaa tasapainotettua redox-yhtälöä.