Az oxidációs-redukciós vagy „redox” reakciók jelentik a kémia egyik fő reakcióosztályát. A reakciók szükségszerűen magukban foglalják az elektronok egyik fajról a másikra történő átvitelét. A kémikusok az elektronveszteséget oxidációnak, az elektronnyereséget pedig redukciónak nevezik. A kémiai egyenlet kiegyenlítése arra utal, hogy az egyes reaktánsok és termékek számát úgy állítják be, hogy a vegyületek a reakció nyíl bal és jobb oldalán - a reagensek és a termékek - azonos számú mindegyik típusú atom. Ez a folyamat a termodinamika első törvényének következménye, amely kimondja, hogy az anyag nem hozható létre és nem semmisíthető meg. A redox-reakciók ezt a folyamatot egy lépéssel tovább viszik azáltal, hogy kiegyenlítik az elektronok számát a két oldalán a nyíl, mert az atomokhoz hasonlóan az elektronok is tömeggel rendelkeznek, ezért az első törvény szabályozza őket termodinamika.
Írja fel a kiegyensúlyozatlan kémiai egyenletet egy darab papírra, és az atomok töltésének vizsgálatával azonosítsa az oxidálódó és redukálódó fajokat. Vegyük például a permanganát-ion kiegyensúlyozatlan reakcióját, az MnO4-et (-), ahol (-) a negatív és oxalátion, C2O4 (2-) sav jelenlétében, H (+): MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + H2O. Az oxigén szinte mindig kettő negatív töltést feltételez a vegyületekben. Tehát, ha MnO4 (-), ha mindegyik oxigén negatív két töltést tart fenn, és a teljes töltés negatív, akkor a mangánnak pozitív hét töltést kell mutatnia. A C2O4 (2-) szénatomja hasonlóan pozitív három töltést mutat. Termékoldalon a mangán töltése pozitív kettő, a szén pedig pozitív négy. Így ebben a reakcióban a mangán redukálódik, mert töltése csökken, a szén pedig oxidálódik, mert töltése növekszik.
Írjon külön reakciókat - úgynevezett félreakciókat - az oxidációs és redukciós folyamatokhoz, és vonja be az elektronokat! Az MnO4-ben lévő Mn (+7) (-) Mn (+2) lesz, ha öt további elektronot vesz fel (7 - 2 = 5). Az MnO4 (-) oxigénjének azonban melléktermékként vízzé, H2O-vá kell válnia, és a víz nem képződhet hidrogénatomokkal, H (+). Ezért protonokat, H (+) -t kell hozzáadni az egyenlet bal oldalához. A kiegyensúlyozott félreakcióból most MnO4 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H2O válik, ahol e elektronot jelent. Az oxidációs félreakció hasonló módon válik C2O4 (2-) - 2e → 2 CO2-vá.
Kiegyensúlyozza az általános reakciót annak biztosításával, hogy az oxidációs és redukciós félreakciókban az elektronok száma egyenlő legyen. Az előző példát folytatva az oxalátion, a C2O4 (2-) oxidációja csak két elektronot, míg a mangán redukciója ötöt tartalmaz. Következésképpen a teljes mangán félreakciót meg kell szorozni kettővel, és a teljes oxalát reakciót meg kell szorozni ötel. Ezzel minden fél reakcióban az elektronok száma 10 lesz. A két félreakcióból most 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H2O és 5 C2O4 (2-) - 10 e → 10 CO2 válik.
Szerezze meg a kiegyensúlyozott általános egyenletet a két kiegyensúlyozott félreakció összegzésével. Vegye figyelembe, hogy a mangán reakció magában foglalja 10 elektron nyereségét, míg az oxalát reakció 10 elektron veszteséggel jár. Az elektronok ezért megszűnnek. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy öt oxalátion összesen 10 elektronot visz át két permanganát ionra. Összegezve az összesített kiegyensúlyozott egyenlet 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2 lesz, ami kiegyensúlyozott redox-egyenletet jelent.