Co to jest potencjał redoks?
Potencjał redoks, znany również jako standardowy potencjał elektrody, jest miarą tego, jak łatwo substancja traci lub zyskuje elektrony podczas reakcji-lub „redoks”-reakcji chemicznej, w której jeden reagent jest zmniejszony, a drugi utleniony. Elektrony przenoszą się ze środka redukującego do środka utleniającego. Można to wyrazić jako potencjał elektryczny między nimi i zmierzyć w woltach. Wartość ujemna wskazuje na środek redukujący, o tendencji do utraty elektronów, a wartość dodatnia wskazuje na środek utleniający, z tendencją do zdobywania elektronów. Potencjał redoks jest czasami oznaczony przez E °.
W praktyce potencjał redoks można mierzyć tylko dla par substancji, a to, czy elektrony płyną z lub do danej substancji chemicznej, zależy od drugiego członka pary. Jest to zatem względna, a nie bezwzględna wartość. W celu ustalenia standardowych wartości elementów, związków i jonów, pomiar potencjału redoks jest wykonywany w stosunku do„Standardowe” wodoru, które ma E ° zero, więc wszystkie takie wartości są względne wodoru.
Aby określić E ° dla danej substancji, konstruowana jest komórka elektrochemiczna składająca się z dwóch półkomórki. Jeden składa się z jonów H+ i neutralnego wodoru w równowadze i jest znany jako standardowa elektroda wodoru. Drugi zawiera substancję do testowania, ponownie z postaciami jonowymi i neutralnymi w równowadze. Oba są połączone mostkiem solnym zawierającym odpowiedni elektrolit, a komórka jest podłączona do woltomierza, uzupełniając obwód. Tam, gdzie istnieje różnica w potencjale redoks, elektrony będą próbowały przepływać w taki czy inny sposób, tworząc różnicę potencjałową mierzoną przez woltometr-w tym przypadku stosuje się woltomierz o wysokiej oporności, aby zapobiec rzeczywistym przepływowi prądu, ponieważ zmniejszyłoby to potencjał.
Jeśli elektrony płyną z tWodorowe na pół komórek do drugiego, substancja ma dodatni potencjał redoks i w tym kontekście jest środkiem utleniającym. Jeśli elektrony płyną w drugą stronę, E ° jest ujemne, co wskazuje na środek redukujący. Używane tutaj terminy „utlenianie” i „redukujące” są względne w stosunku do wodoru - testowany chemikalia może zachowywać się inaczej w stosunku do innego środka. Na przykład w tym scenariuszu wodór działa jako środek redukujący lub utleniający, w zależności od tego, co jest w drugiej połowie.
W ten sposób opracowano standardową tabelę potencjału redoks, pokazując wartości E ° dla różnych „półreakcji” obejmujących dodanie elektronów do danego środka, jak to miało być w połowie reakcji redoks. Na przykład potencjał redoks dla jonu litowego zyskującego elektron jest pokazany jako połowa reakcji: Li + + E - -> Li o wartości E ° o -3,05 woltów, co wskazuje, że lit jest silnym środkiem redukującym. Wartość tworzeniaJony chlorkowe przez dodanie elektronów do chloru pokazano jako Cl 2 + 2E --> 2Cl - z E ° +1,36 woltów, więc chlor jest środkiem utleniającym. Znajomość potencjałów redoks dwóch substancji można przewidzieć, czy reakcja redoks między nimi jest teoretycznie możliwa.