Kaj je redoks potencial?

Redoks potencial, znan tudi kot standardni elektrodni potencial, je merilo, kako zlahka snov izgubi ali pridobi elektrone v reakciji redukcijske oksidacije – ali “redoks” – kemijski reakciji, pri kateri se en reaktant reducira, drugi pa oksidira. Elektroni se premikajo iz redukcijskega sredstva v oksidacijsko sredstvo. To je mogoče izraziti kot električni potencial med obema in izmeriti v voltih. Negativna vrednost označuje redukcijsko sredstvo, ki je nagnjeno k izgubi elektronov, pozitivna vrednost pa oksidant, s težnjo po pridobivanju elektronov. Redox potencial je včasih označen z E°.

V praksi je redoks potencial mogoče izmeriti samo za pare snovi, in ali tečejo elektroni iz ali v dano kemikalijo, je odvisno od drugega člana para. Gre torej za relativno in ne za absolutno vrednost. Za določitev standardnih vrednosti za elemente, spojine in ione se meritev redoks potenciala izvede proti »standardu« vodika, za katerega velja, da ima E° nič, torej so vse te vrednosti relativne na vodik.

Za določitev E° za dano snov je zgrajena elektrokemična celica, sestavljena iz dveh polcelic. Ena je sestavljena iz ionov H+ in nevtralnega vodika v ravnotežju in je znana kot standardna vodikova elektroda. Drugi vsebuje snov, ki jo je treba testirati, spet z ionsko in nevtralno obliko v ravnotežju. Oba sta povezana s solnim mostom, ki vsebuje ustrezen elektrolit, celica pa je povezana z voltmetrom, s čimer se zaključi vezje. Kjer obstaja razlika v redoks potencialu, bodo elektroni poskušali teči tako ali drugače, kar ustvarja potencialno razliko, ki jo meri voltmeter – v tem primeru se uporablja voltmeter z visokim uporom, da se prepreči kakršen koli dejanski tok tok, saj bi to zmanjšalo potencial.

Če elektroni tečejo iz vodikove polcelice v drugo, ima snov pozitiven redoks potencial in je v tem kontekstu oksidant. Če elektroni tečejo v nasprotni smeri, je E° negativen, kar kaže na redukcijsko sredstvo. Izraza “oksidiranje” in “reduciranje”, kot sta uporabljena tukaj, se nanašata na vodik – kemikalija, ki se testira, se lahko obnaša drugače glede na drugo sredstvo. Na primer, v tem scenariju vodik deluje kot redukcijsko ali oksidacijsko sredstvo, odvisno od tega, kaj je v drugi polovici celice.

Na ta način je bila sestavljena standardna tabela redoks potenciala, ki prikazuje vrednosti E° za različne “pol-reakcije”, ki vključujejo dodajanje elektronov danemu sredstvu, kot bi to veljalo za eno polovico redoks reakcije. Na primer, redoks potencial za litijev ion, ki pridobi elektron, je prikazan kot polovična reakcija: Li+ + e- -> Li z vrednostjo E° -3.05 voltov, kar kaže, da je litij močno redukcijsko sredstvo. Vrednost tvorbe kloridnih ionov z dodajanjem elektronov kloru je prikazana kot Cl2 + 2e- ->2Cl- z E° +1.36 voltov, torej je klor oksidant. S poznavanjem redoks potencialov dveh snovi je mogoče predvideti, ali je redoks reakcija med njima teoretično možna.