Ossidoriduzione o redox (composto dall’inglese reduction, riduzione e oxidation, ossidazione), in chimica, indica tutte quelle reazioni chimiche in cui cambia il numero di ossidazione degli atomi, cioè in cui si ha un passaggio di elettroni da una specie chimica a un’altra.

Questo tipo di reazione può variare da un semplice processo redox (come l’ossidazione del carbonio che genera diossido di carbonio o la riduzione del carbonio dall’idrogeno che produce metano), fino alla più complessa ossidazione degli zuccheri nel corpo umano, attraverso una serie di complicati processi di trasferimento degli elettroni.

Riduzione e ossidazione

Una reazione redox può essere pensata come lo svolgersi contemporaneo di due distinte “semireazioni”:

• ossidazione: si manifesta come aumento del numero di ossidazione di una specie chimica (per esempio molecola, atomo o ione), in genere dovuto a una cessione di elettroni da parte della specie considerata. La specie chimica che perde elettroni è detta “riducente”.
• riduzione: si manifesta come una diminuzione del numero di ossidazione di una specie chimica, in genere dovuta a un’acquisizione di elettroni da parte della specie. La specie chimica che acquista elettroni è detta “ossidante”.

Quindi le semireazioni di riduzione e di ossidazione comportano sempre un cambiamento nel numero di ossidazione; in particolare un’ossidazione comporta un incremento del numero di ossidazione, mentre una riduzione comporta una diminuzione del numero di ossidazione.

Le semireazioni di riduzione e ossidazione possono essere rappresentate nel seguente modo:

Semireazione di riduzione: specie ossidante + ne⁻ → specie ridotta

Semireazione di ossidazione: specie riducente → specie ossidata + ne⁻

essendo n il numero (o le moli) di elettroni scambiati durante la reazione, è uguale in entrambe le semireazioni.

La reazione redox globale può essere quindi rappresentata come:

specie ossidante + specie riducente → specie ossidata + specie ridotta

In elettrochimica, le specie chimiche coinvolte direttamente nel processo di trasferimento di elettroni vengono dette «specie elettroattive», per distinguerle da eventuali altre specie chimiche presenti nel sistema che non subiscono riduzione o ossidazione.

Applicazioni

Le reazioni di ossidoriduzione sono alla base di moltissimi processi biochimici essenziali alla vita (un esempio è la respirazione) e sono sfruttate per la produzione di composti chimici (ad esempio nel processo cloro-soda per ottenere cloro e idrossido di sodio) e nell’ambito della chimica elettroanalitica.

Se i reagenti vengono mantenuti separati ma viene garantito il contatto elettrico tramite materiali conduttori, è possibile intercettare il flusso di elettroni e sfruttarlo per produrre corrente elettrica continua, il cui potenziale dipende dalla natura chimica delle specie coinvolte. Tale principio viene sfruttato nella pila.

Una reazione di ossidoriduzione può avvenire spontaneamente o essere forzata in senso inverso tramite l’applicazione di un opportuno potenziale elettrico. Questo fenomeno è ampiamente sfruttato nelle pile ricaricabili e nelle batterie per autotrazione (che fungono da accumulatori di energia elettrica sotto forma di energia chimica), nonché nel processo di elettrolisi.