Reaksionet redoks, të shkurtra për reaksionet e reduktimit-oksidimit, janë procese kimike në të cilat elektronet transferohen midis dy substancave. Këto reagime janë themelore për të kuptuar fenomene të ndryshme kimike dhe fizike, veçanërisht në fushën e elektrokimisë.
Në reaksionet redoks, oksidimi dhe reduktimi ndodhin njëkohësisht. Oksidimi përfshin humbjen e elektroneve nga një atom ose molekulë, ndërsa reduktimi përfshin fitimin e elektroneve. Substanca që humbet elektronet quhet agjent reduktues dhe substanca që fiton elektrone quhet agjent oksidues.
Për të përfaqësuar këto procese, ne përdorim numrat e oksidimit për të treguar ngarkesën e një atomi bazuar në shpërndarjen e supozuar të elektroneve midis atomeve në një molekulë. Ndryshimi në numrin e oksidimit të atomeve në një reaksion redoks mund të ndihmojë në përcaktimin se cilat substanca oksidohen dhe cilat reduktohen.
Elektrokimia fokusohet në studimin e proceseve kimike që shkaktojnë lëvizjen e elektroneve. Kjo lëvizje e elektroneve gjeneron një rrymë elektrike që mund të shfrytëzohet për aplikime të ndryshme. Në thelb të elektrokimisë janë qelizat elektrokimike, të cilat mund të ndahen në dy lloje kryesore:
Konsideroni një qelizë voltaike zink-bakër si shembull. Në këtë qelizë, metali i zinkut vepron si anodë dhe metali i bakrit si katodë. Reaksioni redoks mund të përshkruhet nga gjysmëreaksionet e mëposhtme:
Reagimi i përgjithshëm i qelizave mund të përfaqësohet si:
\( Zn(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s) \)Ky reagim demonstron transferimin e elektroneve nga zinku në jonet e bakrit, duke nxitur rrjedhën e energjisë elektrike përmes një qarku të jashtëm që lidh dy elektroda.
Në mënyrë që të ndodhë një reaksion redoks, proceset e reduktimit dhe oksidimit duhet të jenë të balancuara. Kjo do të thotë se numri i elektroneve të humbur në gjysmëreaksionin e oksidimit duhet të jetë i barabartë me numrin e elektroneve të fituara në gjysmëreaksionin e reduktimit. Balancimi i reaksioneve redoks shpesh përfshin rregullimin e koeficientëve në ekuacionin e reagimit për të siguruar ruajtjen e masës dhe ngarkesës.
Reaksionet redoks kanë aplikime të shumta në elektrokimi, nga gjenerimi i energjisë elektrike deri tek pllakëzimi i metaleve. Disa aplikacione të dukshme përfshijnë:
Një eksperiment i arritshëm për të eksploruar reaksionet redoks përfshin vëzhgimin e reagimit midis peroksidit të hidrogjenit dhe jodidit të kaliumit. Në këtë reaksion, peroksidi i hidrogjenit zvogëlohet, dhe jonet e jodit oksidohen. Kur shtohet një sasi e vogël sapuni për enët, reaksioni prodhon një vëllim të madh flluskash oksigjeni, duke demonstruar një reaksion të gjallë redoks.
Për të kryer këtë eksperiment, përzieni peroksid hidrogjeni me pak sapun enësh në një enë. Shtoni jodur kaliumi si katalizator dhe vëzhgoni prodhimin e shpejtë të shkumës. Ky reagim i "pastës së dhëmbëve elefant" jo vetëm që ilustron konceptin e reaksioneve redoks, por gjithashtu tregon efektet e tyre dramatike.
Reaksionet redoks janë një aspekt themelor i kimisë, veçanërisht në studimin e elektrokimisë. Këto reaksione, të karakterizuara nga transferimi i elektroneve ndërmjet substancave, janë integrale për të kuptuarit tonë se si energjia kimike shndërrohet në energji elektrike dhe anasjelltas. Nëpërmjet studimit dhe aplikimit të kujdesshëm të reaksioneve redoks, ne mund të shfrytëzojmë potencialin e tyre në teknologji, ruajtjen e energjisë dhe madje edhe sistemet biologjike.
