Oksüdeerimise-redutseerimise ehk “redoksi” reaktsioonid on keemias üks peamisi reaktsioonide klassifikatsioone. Reaktsioonid hõlmavad tingimata elektronide ülekandmist ühest liigist teise. Keemikud nimetavad elektronide kadu oksüdatsioonina ja elektronide suurenemist redutseerumisena. Keemilise võrrandi tasakaalustamine viitab iga reagendi ja produkti numbrite kohandamise protsessile nii, et reaktsiooni noole vasakul ja paremal küljel asuvad ühendid - vastavalt reagendid ja tooted - sisaldavad sama arvu igat tüüpi aatomeid . See protsess kujutab endast termodünaamika esimese seaduse tagajärge, mis ütleb, et ainet ei saa luua ega hävitada. Redoxi reaktsioonid viivad selle protsessi sammu võrra edasi, tasakaalustades ka elektronide arvu mõlemal küljel noolel, sest nagu aatomitel, omavad elektronid ka massi ja seetõttu juhitakse neid termodünaamika esimese seadusega.
Kirjutage tasakaalustamata keemiline võrrand paberitükile ja aatomite laengute uurimisega määrake oksüdeeruvad ja redutseeritavad liigid. Näiteks kaaluge permanganaadi iooni MnO4 (-) tasakaalustamatut reaktsiooni, kus (-) tähistab laengut negatiivse iooni ja oksalaadi iooni C2O4 (2-) hape H (+) juuresolekul. : MnO4 (-) + C2O4 (2-) + H (+) → Mn (2+) + CO2 + H20. Hapnik eeldab ühendites peaaegu alati kahe negatiivse laengu olemasolu. Seega, kui igal hapnikul on kaks negatiivset laengu ja kogulaeng on negatiivne, peab MnO4 (-) mangaanil olema positiivse seitsme laenguga. C2O4 (2) -s sisalduv süsinik näitab sarnaselt kolme positiivse laenguga. Toote poolel on mangaanil kaks positiivset laengut ja süsinikul neli on positiivne. Seega väheneb selles reaktsioonis mangaan, kuna selle laeng väheneb ja süsinik oksüdeeritakse, kuna selle laeng suureneb.
Kirjutage oksüdeerimis- ja redutseerimisprotsesside jaoks eraldi reaktsioonid - poolreaktsioonid - ja lisage elektronid. Mn (+7) Mn-st (+7) saab Mn (+2), saades viis täiendavat elektroni (7 - 2 = 5). MnO4 (-) hapnikust peab aga saama vesi, H2O kui kõrvalsaadus ja vesi ei saa moodustuda vesinikuaatomitega, H (+). Seetõttu tuleb võrrandi vasakule küljele lisada prootonid, H (+). Tasakaalustatud poolreaktsioonist saab nüüd MnO4 (-) + 8 H (+) + 5 e → Mn (2+) + 4 H2O, kus e tähistab elektronit. Oksüdatsiooni poolreaktsioonist saab sarnaselt C2O4 (2-) - 2e → 2 CO2.
Tasakaalustage kogu reaktsioon, tagades, et oksüdeerumis- ja redutseerimisreaktsioonide elektronide arv on võrdne. Eelmist näidet jätkates hõlmab oksalaatiooni C2O4 (2-) oksüdeerimine ainult kahte elektronit, mangaani redutseerimine aga viit. Järelikult tuleb kogu mangaani poolreaktsioon korrutada kahega ja kogu oksalaatreaktsioon korrutada viieks. See viib elektronide arvu mõlemas poolreaktsioonis 10-ni. Kaks poolreaktsiooni muutuvad nüüd 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 10 e → 2 Mn (2+) + 8 H2O ja 5 C2O4 (2) -) - 10 e → 10 CO2.
Saadud tasakaalustatud üldvõrrand saadakse kahe tasakaalustatud poole reaktsiooni liitmisel. Pange tähele, et mangaanireaktsioon hõlmab 10 elektroni suurenemist, samas kui oksalaatreaktsioon hõlmab 10 elektroni kaotust. Seetõttu elektronid tühistuvad. Praktiliselt tähendab see seda, et viis oksalaatiooni annavad kahele permanganaadiioonile kokku 10 elektroni. Kui see summeeritakse, saab üldine tasakaalustatud võrrand 2 MnO4 (-) + 16 H (+) + 5 C2O4 (2-) → 2 Mn (2+) + 8 H2O + 10 CO2, mis tähistab tasakaalustatud redoksvõrrandit.