氧化还原反应

氧化还原反应（英語：Reduction-oxidation reaction）是在反应前后元素的氧化数具有相应的升降变化的化学反应。这种反应可以理解成由两个半反应构成，即氧化反应和还原反应。此类反应都遵守电荷守恒。在氧化還原反應裡，氧化與還原必然以等量同時進行。

Reduction
Oxidant + e^– ⟶ Product
(Gain of Electrons) (Oxidation Number Decreases)

Oxidation
Reductant ⟶ Product + e^–
(Loss of Electrons) (Oxidation Number Increases)

氧化還原反應的兩個部分

鐵鏽

篝火

氧化反應指還原劑失去電子，化合價上升；而還原反應是指氧化劑得到電子，化合價下降。

还原剂　+　氧化剂　→　氧化产物（氧化数升高）　+　还原产物（氧化数降低）

一般来说，同一反应中还原产物的还原性比还原剂弱，氧化产物的氧化性比氧化剂弱，这就是所谓“强还原剂制弱还原剂，强氧化剂制弱氧化剂”。換言之：

氧化劑得电子，化合价降低，會「消耗」自己的氧化能力將還原劑氧化，本身被还原
還原劑失电子，化合价升高，會「消耗」自己的還原能力將氧化劑還原，本身被氧化

舉個例子︰

Xe^{-}+Y\to X+Ye^{-}

$Xe^{-}$ 被氧化（oxidized）， $Y$ 被還原（reduced）。

定義

根據反應的實際情況，氧化還原有不同的定義。

根據電子得失

氧化：失去電子。

還原：得到電子。

這個是最基本、終極的氧化還原的定義，亦是廣義氧化還原的定義^[1]。

根據氧化數

氧化：氧化數升高

還原：氧化數降低

有時候很難以電子得失作判斷（例如哈伯法裏面氫氣和氮氣的反應^[2]，生成物氨並不是離子化合物，電子由雙方共有，沒有一方原子「接受」或「給出」電子），那麽就可以利用氧化數判斷哪一方是被氧化、還原。

根據氧的得失

氧化：得到氧

還原：失去氧

得到氧叫氧化，是最直接的想法。可是因爲不是每個反應都涉及到氧的得失（例如金屬鈉和氯氣的反應），所以這個是狹義氧化還原的定義。

根據氫的得失

氧化：失去氫

還原：得到氫

是一個不太普遍的定義，常用於有機化學、生物化學。例子：一級醇氧化到醛的過程中，碳失去了一個氫，因此那是氧化反應。三級醇不能被氧化劑氧化，原因正是三級碳上沒有氫。而加氫反應（烯烴生成烷烴、苯的伯奇還原^[3] 等）等是還原反應。

範例

以酸性条件下過錳酸鹽（ ${\ce {{MnO4}^{-}}}$ ）與草酸根（ ${\ce {{C2O4}^{2-}}}$ ）做为例子， ${\ce {{MnO4}^{-}}}$ 发生还原反应，故为氧化剂， ${\ce {{C2O4}^{2-}}}$ 发生氧化反应，故为还原剂。其还原半反应式为：

{\ce {{MnO4}^{-}+8H+ + 5e- -> Mn^2+ + 4H2O}}

而氧化半反应式为：

{\ce {{C2O4}^{2-}-> 2CO2 + 2e-}}

将两式中的电子消除得到：

{\ce {({MnO4}^{-}+ 8H+ + 5e- -> Mn^2+ + 4H2O)}}

\times 2

{\ce {({C2O4}^{2-}-> 2CO2 + 2e^{-})}}

\times 5

{\ce {2{MnO4}^{-}+ 5{C2O4}^{2-}+ 16H+ -> 2Mn^2+ + 10CO2 + 8H2O}}

特别例子： 应该注意的是，部分物质在某反应中是氧化剂，在另一个反应中却是还原剂。二氧化硫就是一个例子。以下方程式为二氧化硫与氧反应，形成三氧化硫：

{\ce {2SO2(4) + O2 -> 2SO3(6)}}

在这反应中，二氧化硫被氧化，因为硫的氧化数由4 增加至6，二氧化硫是还原剂。现在再看看另一个例子。二氧化硫与硫化氢的反应：

{\ce {SO2(4) + 2H2S -> 3S(0) + 2H2O}}

在这反应中，二氧化硫被还原成硫，二氧化硫是氧化剂。

所以不可以简单地说「某物质是氧化剂或还原剂」，需要说明某物质与什么物质进行化学反应。