1.1 Oxidační a redukční činidla

Reakce, při kterých dochází k výměně valenčních elektronů mezi atomy, molekulami nebo ionty, nazýváme oxidačně-redukční, zkráceně redoxní. Příčinou těchto reakcí bývají metastabilní elektronové konfigurace spolu s možností přechodu na jinou, stabilnější formu. Chemickým látkám, které k sobě přitahují okolní elektronovou hustotu natolik, že odebírají jiným látkám valenční elektrony a snižují si tím vlastní formální oxidační stav, říkáme oxidační činidla. Obráceně látkám, které ochotně elektrony pro tyto reakce poskytují a u kterých tedy dochází ke zvyšování jejich formálního oxidačního stavu, říkáme činidla redukční. V redoxní chemické reakci probíhají tyto dva děje vždy zároveň, tj. alespoň některý z prvků se oxiduje a jiný redukuje (odtud koneckonců pramení i použití názvu „redoxní“ reakce).

1.1.1 Koncept formálních oxidačních čísel

 Obyčejná kuchyňská sůl je sloučeninou chloru a sodíku. Chemické vzorce solí zapisujeme vždy od kationů k aniontům, tedy takto: NaCl – chlorid sodný. To, že v této sloučenině připisujeme kladný formální oxidační stav sodíku a záporný chloru a ne naopak (ClNa – sodid chlorný), má svoje opodstatnění – chlor má oproti sodíku vyšší elektronegativitu (Paulingova elektronegativita chloru je 3,16 a sodíku 0,93), a proto je pro chlor v kuchyňské soli přirozenější (a také stabilnější) tvorba záporného oxidačního stavu.

Ne vždy je ale rozdíl elektronegativit velký natolik, abychom mohli mluvit o skutečné soli (látce s převažujícím iontovým charakterem vazby). Například metan (CH₄), s převažujícím kovalentním charakterem vazby, by jistě nikdo nepovažoval za sůl, přesto i v této sloučenině mluvíme o záporném formálním oxidačním stavu -IV u uhlíku a kladném +I u vodíku (elektronegativita uhlíku je 2,55 a vodíku 2,20). Toto je hlavní důvod, proč oxidační čísla prvků v chemických látkách označujeme slovem formální – ve skutečnosti ve sloučeninách prvky neexistují ve formě iontů, které by odpovídaly formálním oxidačním stavům, a to ani u nejiontovějších látek, jako je např. fluorid cesný.

Vybrané elektronegativity (Pauling) prvků:
- nekovy a polokovy (sestupně):
  F (3,98) - O (3,44) - Cl (3,16) - N (3,04) - Br (2,96) - I (2,66) - Xe (2,60) - S (2,58) - Se (2,55) - C (2,55) - H (2,20) - P (2,19) - As (2,18) - Te (2,10) - Sb (2,05) - B (2,04) - Ge (2,01) - Si (1,90)
- kovy (vzestupně):
  Cs (0,79) - K (0,82) - Na (0,93) - Li (0,98) - Ca (1,00) - La (1,10) - Mg (1,31) - U (1,38) - Ti (1,54) - Al (1,61) - Zn (1,65) - Fe (1,83) - Cu (1,90) - Ag (1,93) - Sn (1,96) - Pt (2,28) - Au (2,54)

1.1.2 Základní charakteristiky oxidačních a redukčních činidel

 Z předchozí kapitoly vyplývá, že prvky s vysokou elektronegativitou (z pravého horního rohu periodické tabulky) budou jednoznačně preferovat záporné formální oxidační stavy a prvky s nízkou elektronegativitou (kovy) kladné. Prvky mezi (např. polokovy) pak mohou mít stabilní jak kladné, tak záporné oxidační stavy.

Při hledání oxidačních a redukčních činidel vycházíme z toho, že oxidační činidla jsou ta, ve kterých se prvky nacházejí ve vyšších než svých běžných oxidačních stavech a redukční v nižších. Jestliže je kyslík druhý nejelektronegativnější prvek (3,44), bude jednoznačně preferovat pouze maximální záporný formální oxidační stav -II, ve kterém napodobí elektronovou konfiguraci nejbližšího vyššího vzácného plynu (neon). Všechny vyšší možné formální oxidační stavy jako -I (H₂O₂) , 0 (O₂), +II (OF₂) aj. budou tedy mít oxidační účinky.

Kovové prvky s nízkou elektronegativitou se stabilizují tvorbou kladných oxidačních stavů. U prvků ze skupiny alkalických kovů a kovů alkalických zemin (tzv. s-kovů) je nejstabilnější formální oxidační stav zároveň maximálním možným dosažitelným stavem, a proto tyto kovy nemohou mít ve svých sloučeninách nikdy oxidační účinky. U p‑kovů (Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi a Po), d‑kovů (přechodných kovů) a f‑kovů (vnitřně přechodných kovů) však často nejstabilnější oxidační stav nemusí být maximálním možným stavem, a tudíž pak tyto prvky oxidační činidla tvořit mohou. Např. u chromu je nejstabilnější formální oxidační stav +III, a proto sloučeniny Cr(+VI) jako CrO₃, Na₂CrO₄ nebo K₂Cr₂O₇ budou mít oxidační účinky.

Pokud se na věc podíváme z obrácené strany, tak můžeme říci, že zatímco látky jako fluoridy, oxidy nebo chloridy nemají redukční účinky, tak všechny prvky v nižších než stabilních oxidačních stavech mít redukční účinky mohou (např. všechny neušlechtilé elementární kovy, iontové hydridy, telluridy, fosfidy, karbidy aj.).

Hoření uhlíku za zvýšené teploty – modelový příklad k rozpoznání oxidačního a redukčního činidla

 C + O₂ → CO₂

V této rovnici je oxidačním činidlem (odběratelem elektronů) kyslík, který si přijmutými elektrony snižuje svůj formální oxidační stav z 0 na -II a redukčním činidlem (dodavatelem elektronů) uhlík, který zvyšuje svůj formální oxidační stav z 0 na +IV.