"ไฟฟ้าเคมี" เป็นความสัมพันธ์ระหว่างปฏิกิริยาเคมีและพลังงานไฟฟ้า ซึ่งกระบวนการทางไฟฟ้าเคมีจะเกิดจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปยังสารหนึ่ง และเมื่อมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ปฏิกิริยาเคมีก็จะสามารถทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าได้ ในทำนองกลับกันพลังงานไฟฟ้าก็สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้เช่นกัน   ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนนี้เรียกว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ (Redox Reaction)

          ปฏิกิริยารีดอกซ์ หรือปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน (Oxidation-Reduction Reaction) จะเกิดสองปฏิกิริยาย่อยควบคู่กันไปเสมอ นั่นคือ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation Reaction) และ ปฏิกิริยารีดักชัน (Reduction Reaction) ปฏิกิริยารีดอกซ์ส่วนมากจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น การนำโลหะสังกะสี (Zn) จุ่มลงไปในสารละลายของทองแดง (Cu²⁺) ดังรูป

          ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นไปตามสมการ

Zn(s) + Cu²⁺(aq) Zn²⁺(aq) + Cu(s)

          อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนจาก Zn ไปยัง Cu²⁺ ในสารละลายได้โดยตรง สิ่งที่จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนก็คือ แผ่นสังกะสีจะกร่อน มีตะกอนของทองแดงเกิดขึ้นบนแผ่นสังกะสี และเมื่อตั้งทิ้งไว้สารละลายสีฟ้าของ Cu²⁺ จะค่อย ๆ เปลี่ยนเป็นไม่มีสี โดยเกิดปฏิกิริยาย่อย หรือที่เรียกว่าครึ่งปฏิกิริยา (half-reaction) คือ

          ปฏิกิริยาออกซิเดชัน เป็นปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอน โดย Zn ให้อิเล็กตรอนแล้วกลายเป็น Zn²⁺

Zn(s) Zn²⁺(aq) + 2e^-                                              (1)

          ถ้าพิจารณาเลขออกซิเดชันของ Zn เมื่อให้อิเล็กตรอนแล้วมีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้นจาก 0 เป็น +2 ปฏิกิริยาออกซิเดชันจึงเป็นปฏิกิริยาที่มีการเพิ่มขึ้นของเลขออกซิเดชัน และอาจกล่าวว่า สารที่สูญเสียอิเล็กตรอนและเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น (Zn) นี้ถูกออกซิไดซ์

          ปฏิกิริยารีดักชันเป็นปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอน โดย Cu²⁺ รับอิเล็กตรอนแล้วกลายเป็นอะตอมของ Cu

Cu²⁺(aq) + 2e^- Cu(s)                                            (2)

          Cu²⁺ เมื่อรับอิเล็กตรอนแล้วมีเลขออกซิเดชันลดลงจาก +2 เป็น 0 ปฏิกิริยารีดักชันจึงเป็นปฏิกิริยาที่มีการลดลงของเลขออกซิเดชัน และอาจกล่าวว่า สารที่รับอิเล็กตรอนและมีเลขออกซิเดชันลดลง (Cu²⁺) นี้ถูกรีดิวซ์

          เมื่อรวมปฏิกิริยา (1) และ (2) จะได้ปฏิกิริยาดังสมการ

Zn(s) + Cu²⁺(aq) Zn²⁺(aq) + Cu(s)                    (3)

          ปฏิกิริยา (3) เรียกว่า ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน หรือหรือเรียกสั้นๆ ว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ โดย Zn รีดิวซ์ Cu²⁺ ให้เป็น Cu และ Cu²⁺ ออกซิไดซ์ Zn ให้กลายเป็น Zn²⁺ หรืออาจกล่าวว่า Cu²⁺ ถูกรีดิวซ์โดย Zn และ Zn ถูกออกซิไดซ์โดย Cu²⁺ Zn จึงเป็นตัวรีดิวซ์ (reducing agent) และ Cu²⁺ เป็นตัวออกซิไดซ์ (oxidizing agent)

ตัวอย่างปฏิกิริยารีดอกซ์เพิ่มเติม

H2(g) + I2(g)		2HI(g)
2KClO3(s)		2KCl(s) + 3O2(g)
2Na(s) + H2O(l)		2NaOH(aq) + H2(g)
Cu(s) + 2AgNO3(aq)		Cu(NO3)2(aq) + 2Ag(s)
Cl2(g) + 2Br-(aq)		2Cl-(aq) + Br2(l)

บอกได้หรือไม่ว่าแต่ละปฏิกิริยามีสารใดเป็นตัวรีดิวซ์ และสารใดเป็นตัวออกซิไดซ์์

*** การรวมปฏิกิริยาต้องตรวจสอบจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และที่รับของทั้งสองครึ่งปฏิกิริยาให้เท่ากันก่อน
*** ปฏิกิริยาออกซิเดชัน คือปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอน หรือปฏิกิริยาที่มีการเพิ่มขึ้นของเลขออกซิเดชัน
*** สารที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเรียกว่า ตัวรีดิวซ์ หรือถูกออกซิไดซ์
*** ปฏิกิริยารีดักชัน คือปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอน หรือปฏิกิริยาที่มีการลดลงของเลขออกซิเดชัน
*** สารที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันเรียกว่า ตัวออกซิไดซ์ หรือถูกรีดิวซ์

LAnOx vs GRedCat

LAnOx: Lose electrons/mass: Anode: Oxidized(Oxidation)

GRedCat: Gain electrons/mass: Reduced(Reduction): Cathode

1. จงพิจารณาปฏิกิริยาต่อไปนี้ แล้วระบุว่าปฏิกิริยาใดเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ และปฏิกิริยาใดไม่เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์
1.1 2CH3COOH(aq) + CaCO3(s) (CH3COO)2Ca(aq) + CO2(g) + H2O(l)	เฉลย
1.2 Cl2(g) + 2OH-(aq) ClO-(aq) + Cl-(aq) + H2O(l)	เฉลย
2. จงระบุตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ของปฏิกิริยาต่อไปนี้
2.1 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O	เฉลย
2.2 CrCl3 + Na2O2 + NaOH Na2CrO4 + NaCl + H2O	เฉลย