氧化還原反應

　　在反應物之間有電子得失的一類反應。在這類反應中，某種原子失去電子，發生瞭氧化；另一種原子則得到電子，發生瞭還原；合起來是同時發生瞭氧化還原反應。例如，碳和氧化汞在加熱時反應生成二氧化碳和汞：

C+2HgO─→CO₂+2Hg (1)

肼在空氣中燃燒：

N₂H₄+O₂─→N₂+2H₂O (2)

金屬鋅置換出硫酸銅溶液中的銅離子：

Zn+Cu²⁺─→Zn²⁺+Cu (3)

上述三個反應中，汞離子、氧分子和銅離子分別從碳、氮和鋅原子上取得電子，前三種物質發生瞭還原反應，後三種物質發生瞭氧化反應。通常還把在反應中獲得電子、發生還原反應的物質叫做氧化劑；而把失去電子，發生氧化反應的物質叫做還原劑。

　　一種氧化劑被還原和一種還原劑被氧化總是同時發生、互相依存在一個氧化還原反應之中，是同一個氧化還原反應中的兩個半反應。

　　電子的得失　在一個氧化還原反應中，氧化劑獲得的電子總數必然等於還原劑失去的電子總數；整個反應體系前後處於電荷平衡狀態。例如，在水溶液中Fe³⁺離子和I^-離子反應生成Fe²⁺離子和I₂，可分別寫出還原反應和氧化反應的半反應方程式，這兩個半反應方程式合在一起就組成氧化還原反應的反應方程式：

　　還原反應： 2Fe³⁺+2e─→2Fe²⁺

　　氧化反應： 2I^-─→I₂+2e

　　氧化還原反應：2Fe³⁺+2I^-─→2Fe²⁺+I₂又如，高錳酸鉀和碘化鉀在酸性水溶液中的氧化還原反應可表示為：

　　還原反應：

　　氧化反應： 10I^-─→5I₂+10e

　　

定量衡量物質的氧化還原性質的參數是氧化還原電勢。

　　氧化數　對於那些組成和結構比較簡單的化合物，判斷它們在氧化還原反應中得失電子的情況很容易；而對於那些組成和結構比較復雜的化合物，當不清楚它們的價鍵性質時，很難判斷它們在氧化還原反應中得失電子的情況，就可以采用氧化數這個概念來討論氧化還原反應，並寫出相應的反應方程式。

　　氧化數是表示物質中元素的表觀電荷數。利用氧化數的概念，可以把氧化還原反應定義為：在化學反應中，反應物質中元素的氧化數升高，即發生瞭氧化；元素的氧化數降低，則發生瞭還原。

　　在同一個氧化還原反應中，氧化劑中元素氧化數的降低值，必定等於還原劑中元素氧化數的升高值。例如，在實驗室裡經常使用高錳酸鉀來氧化鹽酸，以制備氯氣，這個氧化還原反應可以表示如下：

又如過氧化氫在貯存過程中，部分發生分解，轉變為水和氧氣。這是由於過氧化氫發生瞭下列自氧化還原反應：

　　應用　氧化還原是很重要的一類化學反應，在工業生產過程中常常發生許多氧化還原反應。例如，氨經過鉑網的催化被空氣氧化為硝酸；硫黃燃燒，即被氧化為二氧化硫，再經催化氧化為三氧化硫，以制造硫酸；鉻鐵礦FeCr₂O₄與碳酸鈉Na₂CO₃混合，經過氧化焙燒，可以制備 Na₂CrO₄。幾乎所有的金屬單質都是利用化學還原反應或電解還原反應制得的。在自然界中，普遍存在和不斷發生著氧化還原反應。在生物體內，糖類和脂肪經過酶催化氧化反應。被分解為二氧化碳和水，同時釋放大量的能量。這種氧化反應可以下列反應方程式表示：

C₆H₁₂O₆+6O₂─→6CO₂+6H₂O

CH₃(CH₂)₁₄COOH+23O₂─→16CO₂+16H₂O