Puolireaktioiden

Puolireaktiot ovat redoksireaktioiden keskeisiä osia, joissa kuvataan joko hapettumista tai pelkistymistä. Hapettuvassa puolireaktiossa aine menettää elektroneja ja pelkistetyssä puolireaktiossa elektroneja vastaanotetaan. Kun hapettuva ja pelkistävä puolireaktio kirjoitetaan erikseen ja yhdistetään, elektronit siirtyvät reaktiossa ja muodostuu kokonaisreaktio.

Puolireaktioiden tasapainotus perustuu elektronien määrään: hapettuvassa puolireaktiossa elektronien määrä muuttuu, pelkistetyssä puolireaktiossa elektroneja lisätään. Tasapainossa sekä atomien määrä että sähkövaraus ovat oikeilla puolilla. Hapanta ympäristöä käytetään happo-olosuhteissa, jolloin lisätään H+ ja H2O; emäksisessä ympäristössä käytetään OH- ja H2O. Kun molemmilla puolilla on sama elektronien määrä, puolireaktiot voidaan yhdistää kokonaisreaktioksi.

Esimerkki: hapettuminen Zn -> Zn2+ + 2 e-, pelkistys Cu2+ + 2 e- -> Cu. Yhdistettynä kokonaisreaktio on Zn + Cu2+ -> Zn2+ + Cu.

Standardipotentiaalit ja sovellukset

Jokaisella puolireaktiolla on standardi pelkistymispotentiaali E°, joka kuvaa sen pelkistymisvaiheen potentiaalia standardiolosuhteissa. Sähkökemiallisessa kennossa kokonaispotentiaali on E°solu = E°cathode - E°anode (tai E°red(cathode) - E°red(anode)). Positiivinen E°solu viittaa spontaaniin reaktioon standardiolosuhteissa. Nernst-laki antaa todellisen potentiaalin pitoisuuksien ja lämpötilan mukaan. Puolireaktiot ovat keskeisiä galvanisissa kennöissä, elektrolyysissä, korroosiossa sekä energianvarastajissa kuten paristoissa ja polttokennoissa.