Hvad er redoxpotentiale?

Redoxpotentiale, også kendt som standardelektrodepotentiale, er et mål for, hvor let et stof mister eller får elektroner i en reduktionsoxidation - eller "redox" - reaktion, en kemisk reaktion, hvor den ene reaktant reduceres og den anden oxideres. Elektroner bevæger sig fra reduktionsmiddel til oxidationsmiddel. Dette kan udtrykkes som et elektrisk potentiale mellem de to og måles i volt. En negativ værdi indikerer et reduktionsmiddel med en tendens til at miste elektroner, og en positiv værdi angiver et oxidationsmiddel med en tendens til at få elektroner. Redoxpotentialet er undertiden betegnet med E °.

Rent praktisk kan redoxpotentiale kun måles for par af stoffer, og hvorvidt elektroner strømmer fra eller til et givet kemikalie afhænger af parets andet medlem. Det er derfor en relativ, snarere end en absolut værdi. For at etablere standardværdier for elementer, forbindelser og ioner udføres redoxpotentiale-måling mod en "standard" af brint, der antages at have en E ° på nul, så alle sådanne værdier er i forhold til brint.

For at bestemme E ° for et givet stof konstrueres en elektrokemisk celle bestående af to halvceller. Den ene består af H + -ioner og neutralt brint i ligevægt og er kendt som en standardbrintelektrode. Den anden indeholder det stof, der skal testes, igen med ioniske og neutrale former i ligevægt. De to er forbundet med en saltbro, der indeholder en passende elektrolyt, og cellen er forbundet til et voltmeter, hvor kredsløbet afsluttes. Hvor der er forskel i redoxpotentiale, vil elektroner forsøge at strømme den ene eller den anden vej og skabe en potentialeforskel, der måles med voltmeteret - i dette tilfælde bruges et højmotstandspolemåler for at forhindre en faktisk strømning af nuværende, da dette ville reducere potentialet.

Hvis elektroner strømmer fra brinthalvcellen til den anden, har stoffet et positivt redoxpotentiale og er i denne sammenhæng et oxidationsmiddel. Hvis elektroner strømmer den anden vej, er E ° negativ, hvilket indikerer et reduktionsmiddel. Udtrykket "oxiderende" og "reduktion" som anvendt her er i forhold til brint - det kemikalie, der testes, kan opføre sig forskelligt i forhold til et andet middel. F.eks. Fungerer brint i dette scenarie som et reduktionsmiddel eller et oxidationsmiddel, afhængigt af hvad der er i den anden halvcelle.

På denne måde er der udarbejdet en standard redoxpotentialetabel, der viser E ° -værdierne for forskellige "halvreaktioner", der involverer tilsætning af elektroner til et givet middel, som det ville være tilfældet i halvdelen af ​​en redoxreaktion. F.eks. Er redoxpotentialet for en lithiumion, der får et elektron, vist som halvreaktionen: Li ⁺ + e ^- -> Li med en E ° -værdi på -3,05 volt, hvilket indikerer, at lithium er et stærkt reduktionsmiddel. Værdien for dannelse af chloridioner ved tilsætning af elektroner til chlor vises som Cl2 + 2e ^- -> 2Cl ^- med en E ° på +1,36 volt, så klor er et oxidationsmiddel. Ved at kende redoxpotentialerne for to stoffer er det muligt at forudsige, om en redoxreaktion mellem dem teoretisk er mulig.