احیای اکسید فلزات

احیا به معنی کاهش کاتیون فلزات و تبدیل به حالت پایه آن ها ( که برای اغلب جامد و برخی حالات دیگر است ) .
اکسید نقره در دماهای بالاتر از ۲۰۰ درجه سانتی گراد مطابق واکنش 2Ag2O→ 4Ag+O2 تجزیه می شود. به این ترتیب که اکسید نقره ( Ag2O ) به نقره خالص ( Ag ) و گاز اکسیژن ( O2 ) تبدیل می شود.
اکسید پلاتین ( PtO ) در دمای بالای ۵۰۰ درجه سانتی گراد و همچنین اکسید پالادیوم ( PdO ) در دمای بالای ۹۰۰ درجه سانتی گراد به فلزشان احیا می شوند که طی این فرایند گاز اکسیژن آزاد می شود.
تجزیه سایر اکسیدها با استفاده از یک عامل احیا کننده انجام می شود که این عامل می تواند کربن، مونواکسید کربن، هیدروژن، یا در برخی از موارد یک فلز دیگر با میل ترکیبی بیشتر به اکسیژن نسبت به فلز مورد نظر برای احیا باشد. استفاده از فلزی دیگر برای احیای اکسید مورد نظر وابسته به پتانسل کاهش آنها است. به عبارت دیگر برای احیای اکسید مورد نظر از فلز دیگری استفاده می شود به این ترتیب که فلز احیا کننده در کنار اکسید قرار گرفته و به دلیل تمایل بیشتر به به جذب الکترون، آن ها را گرفته و در نتیجه فلز مورد نظر احیا می شود. برای مثال برای کاهش یا احیا مس می توان از روی استفاده کرد ( عملی که در سلول بعضی باتری ها رخ می دهد و به سلول گالوانی معروف است ) به این صورت که +Cu2 و Zn جامد را در مایعی قرار می دهند و به این صورت روی اکسید شده و به صورت محلول در آمده و مس به صورت رسوب جدا می شود.
البته می توان این واکنش کاهش را توسط جریان برق هم انجام داد. از این شیوه برای استخراج طلا در بعضی معدان استفاده می شود.
اما کربن، مونو اکسید کربن و هیدروژن عوامل احیا کننده ای هستند که بیشترین اهمیت صنعتی و اقتصادی را دارند و از مواد اولیه ای مثل زغال سنگ، نفت یا گاز طبیعی به دست می آیند.
عوامل احیا کننده ای که به طور غالب در متالورژی مورد استفاده قرار می گیرد کربن، مونواکسید کربن، هیدروژن یا مخلوط مونوکسید کربن با هیدروژن است. برخی فلزات مانند آلومینیوم، کلسیم، منیزیم و سدیم نیز به عنوان عوامل احیا کننده فلزی شناخته می شوند. گاز طبیعی به صورت مستقیم به عنوان یک عامل احیا کننده مورد استفاده قرار نمی گیرد به این دلیل که گاز طبیعی در دماهای بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتی گراد تجزیه می شود و کربن تشکیل می دهد؛ بنابراین به جای استفاده مستقیم از گاز طبیعی آن را به صورت مخلوطی از مونوکسید کربن و هیدروژن درآورده و از این مخلوط استفاده می کنیم. این کار با استفاده از فرایند گازشکنی یا reforming انجام می شود که شامل واکنش دادن گاز طبیعی با بخار آب یا کربن دی اکسید که در دماهای بالا در حضور یک کاتالیست انجام می شود می باشد. با وجود این که مونوکسید کربن تولیدی طی واکنش MO + C → M + CO باعث احیا می شود، کربن مهم ترین عامل احیا کننده اکسید فلزات است. اکسید فلز ( MO ) با کربن ( C ) واکنش می دهد و چیزی که بدست می آید فلز ( M ) و مونوکسید کربن ( CO ) است. کربن معمولاً به صورت کک ( Coke ) مورد استفاده قرار می گیرد. تا قبل از سال ۱۷۳۵ میلادی زغال چوبی که از تقطیر چوب بدست می آمد به عنوان ماده احیا مورد استفاده قرار می گرفت.