As reações de oxidação-redução ou “redox” representam uma das principais classificações de reação em química. As reações envolvem necessariamente a transferência de elétrons de uma espécie para outra. Os químicos referem-se à perda de elétrons como oxidação e ao ganho de elétrons como redução. O equilíbrio de uma equação química refere-se ao processo de ajustar os números de cada reagente e produto para que os compostos nos lados esquerdo e direito da seta de reação - os reagentes e produtos, respectivamente - contêm o mesmo número de cada tipo de átomo. Este processo representa uma consequência da primeira lei da termodinâmica, que afirma que a matéria não pode ser criada nem destruída. As reações redox levam este processo um passo adiante, também equilibrando o número de elétrons em cada lado do a flecha porque, como os átomos, os elétrons possuem massa e, portanto, são governados pela primeira lei da termodinâmica.
Escreva a equação química desequilibrada em um pedaço de papel e identifique as espécies que estão sendo oxidadas e reduzidas, examinando as cargas nos átomos. Por exemplo, considere a reação desequilibrada do íon de permanganato, MnO4 (-), onde (-) representa uma carga no íon de um negativo, e íon oxalato, C2O4 (2-) na presença de um ácido, H (+): MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + H2O. O oxigênio quase sempre assume uma carga de dois negativos em compostos. Assim, MnO4 (-), se cada oxigênio mantém uma carga dois negativa e a carga total é negativa um, então o manganês deve exibir uma carga sete positiva. O carbono em C2O4 (2-) da mesma forma exibe uma carga de três positivo. Do lado do produto, o manganês possui carga positiva dois e o carbono é positivo quatro. Assim, nesta reação, o manganês é reduzido porque sua carga diminui e o carbono é oxidado porque sua carga aumenta.
Escreva reações separadas - chamadas semirreações - para os processos de oxidação e redução e inclua os elétrons. O Mn (+7) em MnO4 (-) torna-se Mn (+2) ao receber cinco elétrons adicionais (7 - 2 = 5). Qualquer oxigênio no MnO4 (-), entretanto, deve se tornar água, H2O, como um subproduto, e a água não pode se formar com átomos de hidrogênio, H (+). Portanto, prótons, H (+) devem ser adicionados ao lado esquerdo da equação. A meia-reação balanceada agora se torna MnO4 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H2O, onde e representa um elétron. A meia-reação de oxidação torna-se similarmente C2O4 (2-) - 2e → 2 CO2.
Equilibre a reação geral garantindo que o número de elétrons nas meias-reações de oxidação e redução sejam iguais. Continuando o exemplo anterior, a oxidação do íon oxalato, C2O4 (2-), envolve apenas dois elétrons, enquanto a redução do manganês envolve cinco. Conseqüentemente, toda a meia reação do manganês deve ser multiplicada por dois e toda a reação do oxalato deve ser multiplicada por cinco. Isso aumentará o número de elétrons em cada meia reação para 10. As duas semi-reações agora se tornam 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H2O, e 5 C2O4 (2-) - 10 e → 10 CO2.
Obtenha a equação geral balanceada somando as duas semi-reações balanceadas. Observe que a reação do manganês inclui o ganho de 10 elétrons, enquanto a reação do oxalato envolve a perda de 10 elétrons. Os elétrons, portanto, se cancelam. Em termos práticos, isso significa que cinco íons oxalato transferem um total de 10 elétrons para dois íons permanganato. Quando somada, a equação geral balanceada torna-se 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2, que representa uma equação redox balanceada.