Was ist Redoxpotential?

Das Redoxpotential, auch als Standardelektrodenpotential bezeichnet, ist ein Maß dafür, wie leicht eine Substanz bei einer Reduktions-Oxidations- oder „Redox“ -Reaktion, einer chemischen Reaktion, bei der ein Reaktant reduziert und der andere oxidiert wird, Elektronen verliert oder gewinnt. Elektronen wandern vom Reduktionsmittel zum Oxidationsmittel. Dies kann als elektrisches Potential zwischen den beiden ausgedrückt und in Volt gemessen werden. Ein negativer Wert zeigt ein Reduktionsmittel mit der Tendenz an, Elektronen zu verlieren, und ein positiver Wert zeigt ein Oxidationsmittel mit der Tendenz an, Elektronen zu gewinnen. Das Redoxpotential wird manchmal mit E ° bezeichnet.

In der Praxis kann das Redoxpotential nur für Substanzpaare gemessen werden, und ob Elektronen von oder zu einer bestimmten Chemikalie fließen, hängt vom anderen Mitglied des Paares ab. Es ist daher eher ein relativer als ein absoluter Wert. Um Standardwerte für Elemente, Verbindungen und Ionen festzulegen, wird die Redoxpotentialmessung gegen einen "Standard" von Wasserstoff durchgeführt, der mit einem E ° von Null angenommen wird, so dass sich alle diese Werte auf Wasserstoff beziehen.

Um den E ° für eine gegebene Substanz zu bestimmen, wird eine elektrochemische Zelle aufgebaut, die aus zwei Halbzellen besteht. Eines besteht aus H + -Ionen und neutralem Wasserstoff im Gleichgewicht und ist als Standard-Wasserstoffelektrode bekannt. Die andere enthält die zu testende Substanz, wobei sich wiederum ionische und neutrale Formen im Gleichgewicht befinden. Die beiden sind durch eine Salzbrücke mit einem geeigneten Elektrolyten verbunden, und die Zelle ist mit einem Voltmeter verbunden, um den Stromkreis zu vervollständigen. Bei einer Differenz des Redoxpotentials versuchen die Elektronen, in die eine oder andere Richtung zu fließen, wodurch eine vom Voltmeter gemessene Potentialdifferenz entsteht. In diesem Fall wird ein hochohmiges Voltmeter verwendet, um einen tatsächlichen Fluss von zu verhindern Strom, da dies das Potenzial reduzieren würde.

Wenn Elektronen von der Wasserstoffhalbzelle zur anderen fließen, hat der Stoff ein positives Redoxpotential und ist in diesem Zusammenhang ein Oxidationsmittel. Wenn Elektronen in die andere Richtung fließen, ist der E ° negativ, was auf ein Reduktionsmittel hinweist. Die hier verwendeten Begriffe „oxidierend“ und „reduzierend“ beziehen sich auf Wasserstoff - die zu testende Chemikalie kann sich in Bezug auf ein anderes Mittel unterschiedlich verhalten. In diesem Szenario wirkt beispielsweise Wasserstoff als Reduktions- oder Oxidationsmittel, je nachdem, was sich in der anderen Halbzelle befindet.

Auf diese Weise wurde eine Standard-Redoxpotentialtabelle erstellt, in der die E ° -Werte für verschiedene „Halbreaktionen“ aufgeführt sind, bei denen einem bestimmten Mittel Elektronen zugesetzt werden, wie dies bei einer Hälfte einer Redoxreaktion der Fall wäre. Beispielsweise wird das Redoxpotential für ein Lithiumion, das ein Elektron gewinnt, als Halbreaktion gezeigt: Li ⁺ + e -> Li mit einem E ° -Wert von -3,05 Volt, was anzeigt, dass Lithium ein starkes Reduktionsmittel ist. Der Wert für die Bildung von Chloridionen durch Zugabe von Elektronen zu Chlor wird als Cl ₂ + 2e -> 2Cl ^- mit einem E ° von +1,36 Volt angegeben, daher ist Chlor ein Oxidationsmittel. Durch die Kenntnis der Redoxpotentiale zweier Substanzen kann vorhergesagt werden, ob eine Redoxreaktion zwischen ihnen theoretisch möglich ist.