自然界建立在化學反應之上。化學反應有很多種，其中最為基礎的是氧化和還原反應。金屬生鏽或者生物呼吸等，在很多場景下都有這兩種反應的身影。
◎和氧氣的反應
普通的菜刀是鐵做的，如果不好好保養或者放置不管的話，菜刀會生鏽。因為鐵是容易和氧氣結合生鏽的金屬。
鐵和氧氣結合可以生成三氧化二鐵（Fe2O3）。三氧化二鐵是紅色的，一般被稱為紅鏽，表麵粗糙易碎，因此鏽跡會不斷擴散，最終導致鐵器腐朽，鏽跡斑斑。
鐵鏽還有另外一種叫作四氧化三鐵（Fe3O4）的氧化物。四氧化三鐵是黑色的，一般被稱為黑鏽，表麵細密硬度高，不易向內部擴散，可以保護鐵的表麵。這種鏽一般稱為不活潑態。但四氧化三鐵一般不是自然產生的，而是人為對鐵表麵進行高溫加熱生成的。
◎氧化、還原的定義
由上可見，原子或者分子與氧結合的反應叫作氧化反應，生成的物質一般叫作氧化物。金屬和氧結合的情況下，金屬表現為生鏽了。把氧化反應、還原反應看作是“氧的交易”就比較容易理解了。
①某種元素與氧結合，此時稱這個元素被氧化了。
②相反地，從某個分子中剝奪了氧，此時稱這個分子被還原了。
鋁（Al）和三氧化二鐵（Fe2O3）的混合物發生的反應被稱為“鋁熱反應”，因為會發出強光並釋放出大量的熱而有名。
2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe
鋁熱反應中，鋁（Al）與氧結合生成氧化鋁（Al2O3）。因此根據定義①可知鋁（Al）被氧化了。相反地，三氧化二鐵（Fe2O3）失去氧，根據定義②可知三氧化二鐵（Fe2O3）被還原了。
◎氧化劑、還原劑的定義
使其他物質氧化的藥劑叫作氧化劑，使其他物質還原的藥劑叫作還原劑。以氧為基準進行思考的話如下所示：