산화 환원 또는 "산화 환원"반응은 화학에서 주요 반응 분류 중 하나를 나타냅니다. 반응은 반드시 한 종에서 다른 종으로의 전자 이동을 포함합니다. 화학자들은 전자의 손실을 산화라고하고 전자의 획득을 환원이라고합니다. 화학 방정식의 균형은 각 반응물과 생성물의 수를 조정하여 화합물이 반응 화살표의 왼쪽과 오른쪽 (각각 반응물과 생성물)에는 각 유형의 동일한 수의 원자. 이 과정은 물질이 생성되거나 파괴 될 수 없다는 열역학 제 1 법칙의 결과를 나타냅니다. 산화 환원 반응은 각 측면의 전자 수를 균형있게 조정하여이 과정을 한 단계 더 발전시킵니다. 원자와 마찬가지로 전자는 질량을 가지고 있으므로 첫 번째 법칙의 지배를받습니다. 열역학.
종이에 불균형 화학 방정식을 쓰고 원자의 전하를 조사하여 산화되고 환원되는 종을 식별하십시오. 예를 들어, 과망간산 염 이온 MnO4 (-)의 불균형 반응을 생각해보십시오. 여기서 (-)는 다음 이온의 전하를 나타냅니다. 음이온, 옥살산 이온, C2O4 (2-) 산 존재, H (+): MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + H2O. 산소는 거의 항상 화합물에서 -2의 전하를 가정합니다. 따라서 MnO4 (-), 각 산소가 음의 2 전하를 유지하고 전체 전하가 음수이면 망간은 양전하 7을 나타내야합니다. C2O4 (2-)의 탄소는 마찬가지로 양의 3의 전하를 나타냅니다. 제품 측면에서 망간은 양전하 2이고 탄소는 양수 4입니다. 따라서이 반응에서는 전하가 감소하여 망간이 환원되고 전하가 증가하여 탄소가 산화됩니다.
산화 및 환원 과정에 대해 별도의 반응 (반 반응이라고 함)을 작성하고 전자를 포함합니다. MnO4 (-)의 Mn (+7)은 5 개의 추가 전자 (7-2 = 5)를 취함으로써 Mn (+2)가됩니다. 그러나 MnO4 (-)의 모든 산소는 부산물로 물, H2O가되어야하며 물은 수소 원자 H (+)와 함께 형성 될 수 없습니다. 따라서 방정식의 왼쪽에 양성자 H (+)를 추가해야합니다. 균형 잡힌 반쪽 반응은 이제 MnO4 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H2O가됩니다. 여기서 e는 전자를 나타냅니다. 산화 반 반응은 유사하게 C2O4 (2-)-2e → 2 CO2가됩니다.
산화 및 환원 반쪽 반응에서 전자 수가 동일하도록하여 전체 반응의 균형을 맞 춥니 다. 앞의 예를 계속해서, 옥살산 이온 C2O4 (2-)의 산화는 2 개의 전자만을 포함하는 반면 망간의 환원은 5 개를 포함합니다. 결과적으로 전체 망간 반쪽 반응에 2를 곱하고 전체 옥살 레이트 반응에 5를 곱해야합니다. 이렇게하면 각 반쪽 반응의 전자 수가 10 개가됩니다. 두 개의 반쪽 반응은 이제 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H2O, 5 C2O4 (2-)-10 e → 10 CO2가됩니다.
두 개의 균형 잡힌 반쪽 반응을 더하여 균형 잡힌 전체 방정식을 얻습니다. 망간 반응에는 10 개의 전자 이득이 포함되는 반면 옥살 레이트 반응에는 10 개의 전자 손실이 포함됩니다. 따라서 전자는 상쇄됩니다. 실제적으로 이것은 5 개의 옥살산 이온이 총 10 개의 전자를 2 개의 과망간산 이온으로 전달한다는 것을 의미합니다. 합하면 전체 균형 방정식은 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2가되며 이는 균형 잡힌 산화 환원 방정식을 나타냅니다.