Vad är redoxpotential?

Redoxpotential, även känd som standardelektrodpotential, är ett mått på hur lätt ett ämne förlorar eller får elektroner i en reduktionsoxidation - eller "redox" - reaktion, en kemisk reaktion där en reaktant reduceras och den andra oxideras. Elektroner rör sig från reduktionsmedlet till oxidationsmedlet. Detta kan uttryckas som en elektrisk potential mellan de två och mätas i volt. Ett negativt värde indikerar ett reduktionsmedel, med en tendens att förlora elektroner, och ett positivt värde indikerar ett oxidationsmedel, med en tendens att få elektroner. Redoxpotentialen betecknas ibland av E °.

I praktiska termer kan redoxpotentialen endast mätas för par av ämnen, och huruvida elektroner flyter från eller till en given kemikalie beror på parets andra del. Det är därför ett relativt, snarare än ett absolut värde. För att fastställa standardvärden för element, föreningar och joner utförs redoxpotentialmätning mot en ”standard” av väte, som anses ha en E ° på noll, så alla sådana värden är relativt väte.

För att bestämma E ° för en given substans konstrueras en elektrokemisk cell bestående av två halvceller. En består av H + -joner och neutralt väte i jämvikt och är känd som en standardväteelektrod. Den andra innehåller ämnet som ska testas, återigen med joniska och neutrala former i jämvikt. De två är länkade med en saltbro som innehåller en lämplig elektrolyt och cellen är ansluten till en voltmeter, slutför kretsen. Där det finns en skillnad i redoxpotential, kommer elektroner att försöka flöda på ett eller annat sätt, vilket skapar en potentialskillnad som mäts av voltmeter - i detta fall används en högmotstånds voltmeter för att förhindra ett faktiskt flöde av nuvarande, eftersom detta skulle minska potentialen.

Om elektroner flyter från vätehalvcellen till den andra har ämnet en positiv redoxpotential och är i detta sammanhang ett oxidationsmedel. Om elektroner flyter åt andra hållet är E ° negativt, vilket indikerar ett reduktionsmedel. Uttrycket "oxiderande" och "reducerande" som används här är relativt väte - kemikalien som testas kan bete sig annorlunda relativt ett annat medel. I detta scenario fungerar till exempel väte som ett reducerande eller oxiderande medel, beroende på vad som finns i den andra halva cellen.

På detta sätt har en standard redoxpotentialtabell sammanställts, som visar E ° -värdena för olika "halva reaktioner" som involverar tillsats av elektroner till ett givet medel, vilket skulle vara fallet i hälften av en redoxreaktion. Exempelvis visas redoxpotentialen för en litiumjon som får en elektron som halvreaktionen: Li ⁺ + e ^- -> Li med ett E ° -värde på -3,05 volt, vilket indikerar att litium är ett starkt reduktionsmedel. Värdet för bildning av kloridjoner genom tillsats av elektroner till klor visas som Cl2 + 2e ^- -> 2Cl ^- med en E ° av +1,36 volt, så klor är ett oxidationsmedel. Genom att känna till redoxpotentialerna för två ämnen är det möjligt att förutsäga om en redoxreaktion mellan dem är teoretiskt möjligt.