Een oxidatie-reductiereactie, of redoxreactie, is een chemische reactie waarbij een of meer elektronen worden overgedragen van het ene molecuul of verbinding naar het andere. De soort die elektronen verliest, is geoxideerd en is meestal een reductiemiddel; de soort die elektronen krijgt, wordt gereduceerd en is meestal het oxidatiemiddel. Alledaagse redoxreacties omvatten fotosynthese, ademhaling, verbranding en corrosie.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Oxidatie- en reductie- (of redox-)reacties vinden plaats in onze cellen tijdens cellulaire ademhaling, in planten tijdens fotosynthese en tijdens verbrandings- en corrosiereacties.
Fotosynthese in planten
Bij fotosynthese, die plaatsvindt in de groene bladeren van planten, combineren kooldioxide en water onder invloed van licht tot moleculaire zuurstof en het koolhydraatglucose. De plant gebruikt de glucose als brandstof voor zijn stofwisselingsprocessen. In de eerste stap wordt lichtenergie gebruikt om de waterstofatomen vrij te maken, te verminderen en zuurstofgas te creëren; deze atomen verminderen vervolgens de koolstof in het koolstofdioxide. Dit kan grofweg worden uitgedrukt als kooldioxide + water + lichtenergie → koolhydraat + zuurstof + water. De algemene, uitgebalanceerde reactie voor fotosynthese wordt meestal geschreven 6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O2.
Ademhaling
Cellulaire ademhaling stelt organismen in staat om de energie vrij te maken die is opgeslagen in de chemische bindingen van glucose; beschouw het als het absolute eindpunt om brandstof uit voedsel te halen. De gebalanceerde redoxreactie is:
C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP
Waarbij ATP adenosinetrifosfaat is, een eenvoudige energieleverende verbinding die verschillende andere metabolische processen aanstuurt. Bij deze reactie wordt glucose geoxideerd en zuurstof gereduceerd. Losjes gesproken, wanneer je ziet dat een verbinding waterstofatomen heeft verloren, is het geoxideerd en wanneer het ze heeft gewonnen, is het gereduceerd.
Verbranding
Misschien denk je aan verbranding, of verbranding, als meer een fysiek proces dan een chemisch proces. Niettemin vertegenwoordigen de verbranding van bijvoorbeeld de koolwaterstoffen in fossiele brandstoffen, evenals de verbranding van organisch materiaal in hout, typische redoxreacties. In elk geval bindt de koolstof in de verbinding die wordt verbrand met zuurstofatomen in de lucht, terwijl sommige zuurstof zich bindt aan de waterstof in de verbinding; daarom wordt de verbinding die wordt verbrand geoxideerd en wordt de zuurstof gereduceerd, waarbij koolstofdioxide en waterdamp worden uitgestoten als verbrandingsproducten.
Corrosie
Wanneer water in contact komt met bijvoorbeeld een ijzeren pijp, oxideert een deel van de zuurstof in het water het ijzer, waardoor vrije waterstofionen ontstaan. Deze ionen combineren met zuurstof in de omgevingslucht om water te vormen, en het proces begint opnieuw bij de oxidatie-van-ijzerstap, met als resultaat toenemende hoeveelheden ijzer in een meer geoxideerde toestand - dat wil zeggen, met steeds meer positieve lading. Deze ijzeratomen combineren met hydroxylgroepen - negatief geladen zuurstof-waterstofparen - om de verbindingen Fe (OH) te vormen2, of ijzer (II) hydroxide, en Fe (OH)3, of ijzer (III) hydroxide. Uiteindelijk blijft bij het drogen Fe2O3 of ijzeroxide over, het roodbruine materiaal dat bekend staat als roest.