Oxidatie-reductie- of redox-reacties veranderen de oxidatietoestanden van atomen door elektronen over te dragen van het ene atoom, het reductiemiddel, naar een ander atoom, het oxidatiemiddel. Het atoom dat elektronen afstaat wordt geoxideerd – het verliest elektronen – en het atoom dat elektronen accepteert wordt gereduceerd – het heeft een minder positieve lading omdat het elektronen wint. De beweging van energie in redoxreacties is afhankelijk van het potentieel van de atomen om bindende elektronen aan te trekken – hun elektronegativiteit. Als het oxidatiemiddel meer elektronegatief is dan het reductiemiddel, komt er energie vrij. Als het oxidatiemiddel echter minder elektronegatief is dan het reductiemiddel, dan is input van energie vereist.
Is oxidatie een verlies of winst van elektronen? De terminologie kan verwarrend zijn. Een Oxidator neemt elektronen Op, maar een geoxideerd atoom heeft elektronen verloren. Het reductiemiddel draagt elektronen over aan het geoxideerde atoom, waardoor het aantal elektronen wordt gereduceerd.
Sommige redoxreacties produceren energie produceren, terwijl anderen juist energie nodig hebben. Als een atoom een elektron verliest aan een meer elektronegatief atoom, dan is dat een energetisch gunstige reactie en komt er energie vrij. Dit is eigenlijk heel logisch – vergelijkbaar met een sterke man die wint van een zwakkere man met touwtrekken – omdat een elektronegatiever atoom een groter vermogen heeft om elektronen naar zich toe te trekken. Een biologisch voorbeeld van dit type reactie is celademhaling, waarbij energie wordt vrijgegeven en gebruikt om ATP te produceren, een vorm van energie die cellen gemakkelijk kunnen gebruiken.
Andere redoxreacties vereisen energie. Als een elektron van een elektronegatiever atoom naar een minder elektronegatief atoom gaat, moet energie worden gebruikt. Dit is vergelijkbaar met een zwakkere man die met het touwtrekken wint van een sterkere man – het vereist energie van een externe bron. Een biologisch voorbeeld hiervan is fotosynthese, waarbij elektronen met behulp van energie in de vorm van licht worden overgedragen van water naar koolstofdioxide.
Een redoxreactie kan niet alleen optreden wanneer een elektron wordt overgedragen, maar ook als er een verandering plaatsvindt in het gedeelde elektron in een covalente binding! Wanneer methaan en zuurstof reageren, geven ze bijvoorbeeld koolstofdioxide en water af. In dit geval wordt de koolstof in methaan geoxideerd. Dit komt doordat de elektronen in methaan gelijk worden verdeeld tussen koolstof en waterstof, terwijl de koolstof in koolstofdioxide gedeeltelijk positief is omdat elektronen sterker worden aangetrokken door zuurstof dan koolstof.
