Redoxpotenzial

Redoxpotenzial, auch Eh genannt, ist ein Maß für die Tendenz eines chemischen Systems, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben. Es beschreibt das elektrische Potential der Halbreaktion Oxidation/Reduktion und wird relativ zu einer Referenzelektrode angegeben. In der Praxis werden unterschiedliche Redoxpaare je nach System maßgeblich, weshalb Eh kein universelles Alleinmerkmal einer Lösung ist, sondern von der Zusammensetzung des Redoxsystems, den Konzentrationen der Spezies, dem pH-Wert und der Temperatur abhängt.

Die Nernstsche Beziehung beschreibt die Abhängigkeit von Eh von den Verhältnissen der Spezies. Für eine allgemeine Reduktionsreaktion Ox + ne− → Red gilt: E = E° − (RT/nF) ln(Q) = E° − (2,303 RT/nF) log10(Q). Bei 25 °C vereinfacht sich das zu E = E° − (0,05916/n) log10(Q). Wenn Protons beteiligt sind, verschiebt sich Eh zusätzlich mit dem pH-Wert; zum Beispiel für die Reaktion O2 + 4 H+ + 4 e− → 2 H2O gilt bei 25 °C E = E° − 0,05916 × pH, sodass Eh mit steigendem pH abnimmt.

Typische Standardredoxpotenziale (E°vs SHE) sind Beispiele: Fe3+/Fe2+ ca. +0,77 V; O2/H2O ca. +1,23 V; MnO4−/Mn2+ in saurer Lösung ca. +1,51 V. In der Umweltchemie spielen Eh und pH oft gemeinsam eine Rolle, etwa in Böden, Gewässern und beim Abbau Redox-abhängiger Substanzen.

Messung erfolgt mit einer Redoxelektrode (oft Platin als Arbeits(m), Referenzelektrode wie Ag/AgCl oder SCE, Gegenelektrode). Eh-Werte können durch lokale Gegebenheiten stark variieren und sollten im Zusammenhang mit dem vorherrschenden Redoxsystem interpretiert werden.