Reakcije s redukcijom oksidacije ili "redoks" predstavljaju jednu od glavnih klasifikacija reakcija u kemiji. Reakcije nužno uključuju prijenos elektrona s jedne vrste na drugu. Kemičari gubitak elektrona nazivaju oksidacijom, a dobitak elektrona redukcijom. Uravnoteženje kemijske jednadžbe odnosi se na postupak prilagođavanja broja svakog reaktanta i proizvoda tako da spojevi na lijevoj i desnoj strani reakcijske strelice - reaktanti, odnosno proizvodi - sadrže jednak broj svake vrste atom. Ovaj proces predstavlja posljedicu prvog zakona termodinamike, koji kaže da tvar ne može biti ni stvorena ni uništena. Redoks reakcije vode ovaj proces korak dalje uravnotežujući i broj elektrona sa svake strane strijela, jer poput atoma i elektroni posjeduju masu i stoga se njima upravlja po prvom zakonu termodinamika.
Napiši neuravnoteženu kemijsku jednadžbu na papir i prepoznaj vrste koje se oksidiraju i reduciraju istražujući naboje na atomima. Na primjer, razmotrite neuravnoteženu reakciju permanganatnog iona, MnO4 (-), gdje (-) predstavlja naboj na ionu negativni i oksalatni ion, C2O4 (2-) u prisutnosti kiseline, H (+): MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + H2O. Kisik gotovo uvijek pretpostavlja naboj negativnog dva u spojevima. Dakle, MnO4 (-), ako svaki kisik održava negativna dva naboja, a ukupni naboj je negativan, tada mangan mora pokazivati naboj od pozitivnih sedam. Ugljik u C2O4 (2-) slično pokazuje naboj od pozitivna tri. Na strani proizvoda, mangan ima naboj pozitivnih dva, a ugljik pozitivnih četiri. Dakle, u ovoj reakciji mangan se smanjuje jer mu se naboj smanjuje, a ugljik oksidira jer mu se naboj povećava.
Napišite odvojene reakcije - nazvane polureakcije - za procese oksidacije i redukcije i uključite elektrone. Mn (+7) u MnO4 (-) postaje Mn (+2) uzimajući pet dodatnih elektrona (7 - 2 = 5). Bilo koji kisik u MnO4 (-), međutim, mora postati voda, H2O, kao nusprodukt, a voda ne može nastati s atomima vodika, H (+). Stoga se protoni H (+) moraju dodati na lijevu stranu jednadžbe. Uravnotežena polureakcija sada postaje MnO4 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H2O, gdje e predstavlja elektron. Poluakcijska reakcija oksidacije slično postaje C2O4 (2-) - 2e → 2 CO2.
Uravnotežite ukupnu reakciju osiguravajući da je broj elektrona u oksidacijskoj i redukcijskoj polovičnoj reakciji jednak. Nastavljajući prethodni primjer, oksidacija oksalatnog iona, C2O4 (2-), uključuje samo dva elektrona, dok redukcija mangana uključuje pet. Slijedom toga, cjelokupna polovina reakcije mangana mora se pomnožiti s dva, a cijela reakcija oksalata mora se pomnožiti s pet. To će dovesti broj elektrona u svakoj polovici reakcije na 10. Dvije polovične reakcije sada postaju 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H2O i 5 C2O4 (2-) - 10 e → 10 CO2.
Dobijte uravnoteženu ukupnu jednadžbu zbrajanjem dvije uravnotežene polovice reakcija. Primijetite da reakcija mangana uključuje dobitak od 10 elektrona, dok oksalatna reakcija uključuje gubitak od 10 elektrona. Elektroni se zato poništavaju. U praktičnom smislu to znači da pet oksalatnih iona prenosi ukupno 10 elektrona na dva permanganatna iona. Kad se zbroji, ukupna uravnotežena jednadžba postaje 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2, što predstavlja uravnoteženu redoks jednadžbu.