氧化還原反應

氧化還原滴定(Redox Titration)
國立台灣大學化學系黃俊誠博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

氧化還原滴定是以氧化還原反應為基礎，使用已知濃度的氧化劑或還原劑為標準溶液，以滴定法來分析未知物的濃度。酸鹼滴定時，根據酸能提供或鹼能接受氫離子的數目來決定中和時所需物質的量。相似的情形，氧化還原滴定時所使用氧化劑或還原劑的量與得失電子數有關，而且必須保持電量守恆。所以在氧化還原滴定時，可由已知濃度的氧化劑或還原劑之當量數，求得待測還原劑或氧化劑溶液濃度。 例如以過錳酸鉀溶液在酸性環境中滴定硫酸亞鐵溶液為例，身為氧化劑的錳（MnO₄^–）由+7價還原為+2價的亞錳離子（Mn₂⁺），1莫耳的KMnO4須要得到5莫耳電子，但身為還原劑的亞鐵離子（Fe²⁺)被氧化成+3價的鐵離子(Fe³⁺)，1莫耳的FeSO₄僅釋出1莫耳的電子，因此1莫耳的KMnO₄需5莫耳的FeSO₄才能完全反應。

氧化與還原 (oxidation & reduction)
國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯

拉瓦節(Lavoisier)是最早提出氧化、還原反應的化學家，他認為氧化反應是指物質與氧元素化合的反應。例如鎂在空氣中燃燒生成氧化鎂(eq 1)，就是鎂被氧化。

氧化數(Oxidation Number)和氧化態 (Oxidation State)（一）
國立台灣大學化學系黃俊誠博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

在氧化還原反應中，為了描述反應中電子數目的改變，化學上常使用氧化數或氧化態的概念，表示物質在反應中電子增加或減少的程度，就是賦予元素在不同的化合狀態中一個簡單數值，以表示其失得電子的狀況。失去電子者氧化數為正值，獲得電子者為負值。

氧化還原之應用(Application of Oxidation and Reduction)(一)
國立台灣大學化學系黃俊誠博士/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

我們生活在一個有氧的世界裡，氧氣(Oxygen，O₂)不論是在生物體內還是在我們生活中，都扮演著最重要的氧化劑的角色。氧氣可以將金屬氧化，如鐵生鏽，形成氧化鐵；氧化伴隨著大量熱能的產生，如燃料的氧化燃燒用以溫暖室內環境並且推動汽機車引擎，甚至我們每天所需得能量也是氧氣”燃燒”我們所吃的食物所提供。另外，還原劑在生活中也扮演著重要的角色，例如食物中的抗氧化劑。家庭一般常用的氧化劑為過氧化氫(hydrogen peroxide，H₂O₂，圖一)，一般低濃度3%的H₂O₂水溶液，主要用於殺菌及醫療用途，如處理較小的刀傷口。在血液中的酵素就會催化H₂O₂分解反應的進行(eq 1)，加速氧的產生以幫助清潔傷口與殺死細菌。
2H₂O₂(aq)→H₂O(l) + O₂(g) (eq 1)

強氧化劑，過氧苯醯(benzoyl peroxide，圖一)，常以5%和10%的濃度來處理粉刺和痤瘡。除此之外，它的抗菌作用，可當作皮膚的刺激物，促使老舊皮膚剝落而被新的取代，讓皮膚可煥然一新。

氧化劑 (Oxidizing Agents)
國立台灣大學化學系黃俊誠博士/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

氧化是種常見的化學反應，譬如爆炸、化學合成、腐蝕反應都是氧化反應的種類之一；此外無論是金屬、非金屬與有機化合物等都可以進行氧化反應。例如，鐵氧化成氧化鐵（鐵銹，eq 1）、硫氧化成二氧化硫，有機烷類氧化就會形成二氧化碳和水（eq 2）等。4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ (eq 1) CH₄+ 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (eq 2) 氧化反應中最重要的兩個主角就是「氧化劑」和「被氧化劑」，eq 1和eq 2中的Fe和CH₄是被氧化劑，而氧化劑就是佔空氣20%的氧氣（最常見的氧化劑）。

一般常見氧化劑都有含有很多氧，譬如臭氧（O₃）、次氯酸與其鹽類化合物（漂白水（NaOCl）、氯酸鹽、亞氯酸鹽、過氯酸鹽以及類似的鹵素酸鹽化合物，還有硝酸、硝酸鉀（KNO₃）、過錳酸鹽、過氧化氫（H₂O₂）及多倫試劑等。但是，有些氧化劑反而沒有氧元素的組成，例如，鹵素分子－氟、氯、溴、碘。 真正氧化劑的定義是：反應中若某一物質或元素的氧化數減少，則此反應物稱為氧化劑。而氧化劑的氧化數減少來自於「氧化劑」接受「被氧化劑」的電子，所以氧化劑又被稱為電子的接受者。