Окислително-редукционните или „редокс“ реакциите представляват една от основните класификационни реакции в химията. Реакциите задължително включват прехвърляне на електрони от един вид в друг. Химиците наричат загубата на електрони като окисляване и печалбата на електрони като редукция. Балансирането на химичното уравнение се отнася до процеса на коригиране на броя на всеки реагент и продукт, така че съединенията от лявата и дясната страна на реакционната стрелка - съответно реагентите и продуктите - да съдържат еднакъв брой от всеки тип атом , Този процес представлява следствие от първия закон на термодинамиката, който гласи, че материята не може да бъде създадена, нито унищожена. Реакциите на Redox отвеждат този процес една стъпка по-нататък, като балансират и броя на електроните от всяка страна на стрелката, тъй като подобно на атомите, електроните притежават маса и следователно се управляват от първия закон на термодинамиката.
Напишете небалансираното химично уравнение на лист хартия и идентифицирайте видовете, които се окисляват и намаляват, като изследвате зарядите на атомите. Например, помислете за небалансираната реакция на перманганатен йон, MnO4 (-), където (-) представлява заряд върху йона на отрицателния, и оксалатния йон, C2O4 (2-) в присъствието на киселина, Н (+) : MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + H2O. Кислородът почти винаги поема заряд от отрицателни два в съединенията. По този начин, MnO4 (-), ако всеки кислород поддържа отрицателен два заряда и общият заряд е отрицателен, тогава манганът трябва да проявява заряд от положителна седем. Въглеродът в С2О4 (2-) по подобен начин показва заряд от положителни три. От страна на продукта, манганът има заряд от положителни два, а въглеродът е положителен четири. По този начин при тази реакция манганът се намалява, защото неговият заряд намалява, а въглеродът се окислява, защото зарядът му се увеличава.
Напишете отделни реакции - наречени полуреакции - за окислителните и редукционни процеси и включете електроните. Mn (+7) в MnO4 (-) става Mn (+2), като поема пет допълнителни електрона (7 - 2 = 5). Всеки кислород в MnO4 (-) обаче трябва да се превърне във вода, H2O, като страничен продукт и водата не може да се образува с водородни атоми, H (+). Следователно, протоните, H (+) трябва да се добавят в лявата част на уравнението. Балансираната полуреакция сега става MnO4 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H2O, където e представлява електрон. Половинната реакция на окисляване по подобен начин става C2O4 (2-) - 2e → 2 CO2.
Балансирайте цялостната реакция, като гарантирате, че броят на електроните в окислителните и редукционните полуреакции е равен. Продължавайки предишния пример, окисляването на оксалатния йон C2O4 (2-) включва само два електрона, докато редукцията на манган включва пет. Следователно, цялата реакция на половин манган трябва да се умножи по две и цялата оксалатна реакция трябва да се умножи по пет. Това ще доведе до броя на електроните във всяка половин реакция до 10. Двете полуреакции сега стават 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H2O и 5 C2O4 (2 -) - 10 e → 10 CO2.
Получете балансираното общо уравнение чрез сумиране на двете балансирани половинни реакции. Забележете, че мангановата реакция включва печалбата от 10 електрона, докато оксалатната реакция включва загубата на 10 електрона. Следователно електроните отменят. На практика това означава, че пет оксалатни йона прехвърлят общо 10 електрона на два перманганатни йона. Когато се обобщи, общото балансирано уравнение става 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2, което представлява балансирано редокс уравнение.