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物質が電子を授受する化学反応の総称。酸化と還元は必ず同時に起こり、片方だけが単独に進行することはない。燃焼・電池・光合成・細胞呼吸まで、エネルギーが変換される場面には必ずこの反応がある。18世紀末にラヴォアジエが酸素理論で体系化し、20世紀の電子論で現代的定義が確立した。
植物・藻類・一部の細菌が行う、光エネルギーを用いた有機物合成プロセス。葉緑体のチラコイドで光エネルギーをATPに変換し、ストロマで二酸化炭素を固定する。地球大気の酸素の大部分はこのプロセスによって生成された。現代エネルギー研究が「人工光合成」として模倣しようとしている自然の精巧な機構である。