Redoksreaksjon er en kjemisk reaksjon der elektroner overføres eller forflyttes mellom stoffer. Redoks er satt sammen av to prosesser som skjer samtidig – en reduksjon og en oksidasjon.
Redoksreaksjoner er sentrale i mange viktige prosesser. Jern som ruster, et batteri som leverer elektrisk strøm, produksjonen av aluminium og grønne planter som gjør fotosyntese, er alle eksempler på redoksreaksjoner.
Når et stoff tar opp elektroner, blir det redusert. Når et stoff gir fra seg elektroner, blir det oksidert. De to prosessene skjer alltid samtidig. Det er derfor umulig å ha en reduksjon uten en oksidasjon, og omvendt.
I noen enkle tilfeller følger det logisk at en redoksreaksjon har skjedd.
Hvis sinkmetall (Zn) blir behandlet med en løsning med kobberioner (Cu2+), så vil det over tid dannes kobbermetall, og sinkmetallet blir spist opp. Det betyr at sink er omdannet til sinkioner (altså mistet to elektroner og blitt oksidert), mens kobberioner har blitt omdannet til kobber (altså tatt opp to elektroner og blitt redusert). Siden det er snakk om elektronoverføring, er dette en redoksreaksjon.
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+ Cu(s)
Et reduksjonsmiddel er et stoff som kan redusere et annet og derved selv bli oksidert. I eksemplet over er sink et reduksjonsmiddelet som reduserer kobberioner til kobber. Samtidig blir sink selv oksidert til sinkioner.
Tilsvarende er et oksidasjonsmiddel et stoff som kan oksidere et annet og selv bli redusert. I eksemplet ovenfor er kobberioner oksidasjonsmiddelet som oksiderer sink til sinkioner.
Det er ikke mulig å «se» elektronoverføringen, men med oksidasjonstall kan man finne ut hvilke stoffer som blir redusert eller oksidert i en kjemisk reaksjon. I en redoksreaksjon endrer oksidasjonstallene til atomer seg.
Eksempel: Når jern(III)oksid (Fe2O3) behandles med kull (C), kan det dannes jern, som vist på denne reaksjonsligningen:
2Fe2O3(s) + 3C(s) → 4Fe(s) + 3CO2(g)
Dette er et eksempel på en redoksreaksjon, noe som ikke er umiddelbart synlig. Ved å bruke oksidasjonstall, finner vi at oksidasjonstallet til jern minker fra +III til 0 (Fe2O3 til Fe). Jern blir derfor redusert. Oksidasjonstallet til karbon øker fra 0 til +IV (C til CO2). Karbon blir oksidert.
Eksempel: Er nøytralisering av en syre en redoksreaksjon? Reaksjonen kan skrives slik:
H3O+(aq) + OH−(aq) → 2H2O(l)
H har oksidasjonstall +1 og O har oksidasjonstall -2 i alle tre forbindelsene. Her skjer det altså ingen endring i oksidasjonstallene. Da er det ingen redoksreaksjon.
Redoksreaksjoner er sentrale i galvaniske element og batterier, der kjemisk energi omsettes til elektrisitet. Et klassisk eksempel på et galvanisk element er vist på figuren. En sinkstav står i en løsning av sinkioner, og en kobberstav står i en løsning av kobber(II)ioner. De to løsningene er koblet sammen med en porøs keramisk plate som fungerer som en saltbro. Sinkstaven og kobberstaven er koblet sammen med en elektrisk ledning med en amperemeter i. Amperemeteret slår ut og viser at det går en strøm av elektroner fra sinkstaven til kobberstaven. Her brukes altså en redoksreaksjon til å lage et batteri, og reaksjonen gjør nyttig arbeid.
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e− (oksidasjon)
Cu2+(aq) + 2 e− → Cu(s) (reduksjon)
Totalreaksjonen er: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+ Cu(s)
I elektrolyse brukes elektrisitet til å drive en redoksreaksjon som ikke er spontan (skjer av seg selv). Metaller som natrium, litium og aluminium produseres via elektrolyse. Produksjonen av aluminium er etter en modifisert Hall–Héroult-prosess. En del av prosessen, er elektrolysen av aluminiumoksid til aluminium. Her minker oksidasjonstallet til aluminium.
Redoksreaksjoner foregår ikke bare i uorganisk kjemi, men også i organisk kjemi. Et eksempel er reaksjonen i fotosyntesen. Karbondioksid og vann omdannes til glukose og oksygengass.
6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12O6(aq) + 6O2(g)
Dette er en redoksreaksjon. Karbon blir redusert fordi oksidasjonstallet minker (fra CO2 til C6H12O6). Oksygen blir oksidert fordi oksidasjonstallet øker (fra CO2 til O2).
Red-oksreaksjon er en viktig reaksjonstype i kjemi med en lang forhistorie.
Begrepet reduksjon kom først. I jernalderen ble jernmalm varmet opp med trekull, og en stor klump jernmalm ble omdannet til en mindre klump jern. Jernmalmen ble redusert til jern.
Oksidasjon ble først et begrep etter at grunnstoffet oksygen ble oppdaget i 1770-årene.
Nå defineres en redoksreaksjon ut fra hva som skjer med elektronene.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.