高校化学の重要項目であり、研究者をも魅了するのが過酸化水素の「酸化剤と還元剤の違い」です。この分子は、反応する相手の強さに応じて、主役にも脇役にも化ける稀有な両生類的物質です。
通常の反応系では、過酸化水素は極めて攻撃的な「酸化剤」として振る舞います。自らが相手から電子（e-）と水素イオン（H+）を奪い取り、自らは安定な水分子（H2O）へと還元されます。
【酸化剤としての半反応式】
H2O2 + 2H+ + 2e- → 2H2O
この酸化力こそが、漂白作用と殺菌のメカニズムの源泉です。着色汚れの正体である有機色素分子（共役二重結合を持つ鎖状分子など）にアタックし、二重結合を酸化切断して無色化します。同時に、細菌の細胞膜脂質や必須酵素のチオール基（-SH）を酸化して破壊するため、耐性菌を生みにくい強力な殺菌効果を発揮します。分解後は単なる「水」しか残らないため、環境負荷が極めて低いクリーンな薬品として食品工業やパルプ漂白でも愛用されています。
ところが、過マンガン酸カリウム（KMnO4）やオゾン（O3）のように、自らを上回る圧倒的な酸化力を持つ物質と対峙した場合、過酸化水素は一転して電子を相手に差し出す「還元剤」として機能します。
【還元剤としての半反応式】
H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-
このとき、過酸化水素自身は酸化されて酸素（O2）を放出します。分子内の酸素原子の酸化数は通常「-1」という中間状態にあるため、相手の酸化還元電位次第で「-2（水）」へ下がることも、「0（酸素分子）」へ上がることも可能な構造的フレキシビリティを誇っています。
