ปฏิกิริยารีดอกซ์ ย่อมาจาก ปฏิกิริยารีดอกซ์-ออกซิเดชัน เป็นกระบวนการทางเคมีที่อิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนระหว่างสารสองชนิด ปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นรากฐานในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ทางเคมีและกายภาพต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาไฟฟ้าเคมี
ในปฏิกิริยารีดอกซ์ การเกิดออกซิเดชันและการรีดักชันเกิดขึ้นพร้อมกัน ออกซิเดชันเกี่ยวข้องกับการสูญเสียอิเล็กตรอนโดยอะตอมหรือโมเลกุล ในขณะที่การลดลงเกี่ยวข้องกับการได้รับอิเล็กตรอน สารที่สูญเสียอิเล็กตรอนเรียกว่าสารรีดิวซ์ และสารที่ได้รับอิเล็กตรอนเรียกว่าสารออกซิไดซ์
เพื่อแสดงถึงกระบวนการเหล่านี้ เราใช้ เลขออกซิเดชัน เพื่อระบุประจุของอะตอมโดยพิจารณาจากการกระจายตัวของอิเล็กตรอนที่สันนิษฐานระหว่างอะตอมในโมเลกุล การเปลี่ยนแปลงจำนวนออกซิเดชันของอะตอมในปฏิกิริยารีดอกซ์สามารถช่วยระบุได้ว่าสารใดถูกออกซิไดซ์และสารใดลดลง
เคมีไฟฟ้ามุ่งเน้นไปที่การศึกษากระบวนการทางเคมีที่ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนนี้จะสร้างกระแสไฟฟ้าที่สามารถควบคุมการใช้งานต่างๆ ได้ หัวใจสำคัญของเคมีไฟฟ้าคือเซลล์ไฟฟ้าเคมี ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ
ลองพิจารณาเซลล์โวลตาอิกสังกะสี-ทองแดงเป็นตัวอย่าง ในเซลล์นี้ โลหะสังกะสีทำหน้าที่เป็นขั้วบวก และโลหะทองแดงทำหน้าที่เป็นแคโทด ปฏิกิริยารีดอกซ์สามารถอธิบายได้ด้วยปฏิกิริยาครึ่งหนึ่งดังต่อไปนี้:
ปฏิกิริยาของเซลล์โดยรวมสามารถแสดงได้ดังนี้:
\( Zn(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s) \)ปฏิกิริยานี้แสดงให้เห็นถึงการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสังกะสีไปยังไอออนของทองแดง ซึ่งขับเคลื่อนการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านวงจรภายนอกที่เชื่อมต่ออิเล็กโทรดทั้งสอง
เพื่อให้เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ กระบวนการรีดอกซ์และออกซิเดชันจะต้องมีความสมดุล ซึ่งหมายความว่าจำนวนอิเล็กตรอนที่สูญเสียไปในปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันจะต้องเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับจากปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยารีดักชั่น การปรับสมดุลปฏิกิริยารีดอกซ์มักเกี่ยวข้องกับการปรับสัมประสิทธิ์ในสมการปฏิกิริยาเพื่อให้แน่ใจว่ายังคงรักษามวลและประจุไว้ได้
ปฏิกิริยารีดอกซ์มีการใช้งานหลายอย่างในเคมีไฟฟ้า ตั้งแต่การสร้างพลังงานไฟฟ้าไปจนถึงการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า แอปพลิเคชั่นที่โดดเด่นบางประการ ได้แก่ :
การทดลองที่เข้าถึงได้เพื่อสำรวจปฏิกิริยารีดอกซ์เกี่ยวข้องกับการสังเกตปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กับโพแทสเซียมไอโอไดด์ ในปฏิกิริยานี้ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะลดลง และไอโอไดด์ไอออนจะถูกออกซิไดซ์ เมื่อเติมน้ำยาล้างจานในปริมาณเล็กน้อย ปฏิกิริยาจะทำให้เกิดฟองออกซิเจนจำนวนมาก ทำให้เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ชัดเจน
ในการทำการทดลองนี้ ให้ผสมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กับน้ำยาล้างจานเล็กน้อยในภาชนะ เพิ่มโพแทสเซียมไอโอไดด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และสังเกตการผลิตโฟมอย่างรวดเร็ว ปฏิกิริยา "ยาสีฟันช้าง" นี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นแนวคิดของปฏิกิริยารีดอกซ์เท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นผลกระทบที่น่าทึ่งอีกด้วย
ปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นลักษณะพื้นฐานของเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาเคมีไฟฟ้า ปฏิกิริยาเหล่านี้ซึ่งมีคุณลักษณะเฉพาะคือการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสสาร เป็นส่วนสำคัญต่อความเข้าใจของเราว่าพลังงานเคมีถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าอย่างไร และในทางกลับกัน ด้วยการศึกษาอย่างรอบคอบและการประยุกต์ใช้ปฏิกิริยารีดอกซ์ เราจึงสามารถควบคุมศักยภาพของปฏิกิริยาเหล่านี้ในด้านเทคโนโลยี การจัดเก็บพลังงาน และแม้กระทั่งระบบทางชีววิทยา
