Redoxpotentiaalin

Redoxpotentiaali kuvaa kemiallisen systeemin taipumusta vastaanottaa tai luovuttaa elektroneja. Se on sähköinen potentiaali, joka kertoo, kuinka todennäköisesti aine pelkistyy tai hapettuu suhteessa viite-elektrodiin. Potentiaali ilmoitetaan voltteina (V) tai millivoltteina (mV) ja se määritellään suhteessa viitteeseen, tavallisesti standardiin hydrogen-elektrodiin (SHE) tai toiseen käytettyyn referenssiin.

Redoxreaktio voidaan esittää yleisesti Ox + ne− ⇄ Red, jossa n on siirrettävien elektronien lukumäärä. Redoxpotentiaali riippuu sekä pelkästään kemiallisesta pareista että niiden pitoisuuksista. Nernstin yhtälö kuvaa tämän riippuvuuden: E = E° − (RT/nF) ln([Red]/[Ox]). 25 °C lämpötilassa tämä tavallisesti kirjoitetaan muodossa E = E° − (0,05916/n) log10([Red]/[Ox]). Pelkistyksen ja hapetuksen tasapaino säätelee, kumpi faasi on vakaampi kussakin olosuhteessa.

Potentiaalin arvoon vaikuttavat lisäksi ympäristötekijät kuten pH, lämpötila ja ligandid. Biologisissa ja ympäristöolosuhteissa E°' tai E° generaattori kuvaa standardoitua potentiaalia pH 7:ssä, mikä on yleisesti käytetty biokemiallisissa sovelluksissa. Pääasiallisia käytännön seurauksia ovat elektroninsiirtoon liittyvät reaktiot, kuten solujen energiatuotanto, metallien liukuvuus ja korroosio sekä vesistöjen redox-tilan kuvaaminen.

Mitatessaan redoxpotentiaalia käytetään potentiaalinmittausmenetelmiä, kuten voltmetriaa ja potentiometriaa, käyttämällä työelektrodiä sekä referensseelektrodiä (esim. Ag/AgCl tai SHE). Mitatut arvot kertovat systeemin taipumuksesta pelkistää tai hapettua ja auttavat tulkitsemaan kemiallisia prosesseja sekä biologisissa että geokemiallisissa yhteyksissä. Esimerkkejä redoxpareista ovat NAD+/NADH, Fe3+/Fe2+ sekä GSSG/GSH, joiden tasapainot vaikuttavat solujen metaboliseen tilaan ja ympäristön liukoisuuteen.