redoxpotentiaalit

Redoxpotentiaalit kuvaavat aineen tai olion kemiallista taipumusta luovuttaa tai vastaanottaa elektroneja. Ne esitetään sähköisen potentiaalin E muodossa ja suhteessa referensselektrodiin (yleensä standardi vetyelektrodi, SHE). Potentiaalit ovat riippuvaisia lämpötilasta, pH:sta ja kemiallisesta koostumuksesta; useat redoxparit vaikuttavat yhdessä, joten kokonaispotentiaali määrittelee järjestelmän Eh-arvon.

Nernstin yhtälö kuvaa, miten E määräytyy reaktiossa olevien oksidoitujen ja pelkistettyjen muotojen suhteen: E = E° - (RT/nF) ln Q. 25 °C:ssa E = E° - (0,05916/n) log Q. Reaktiot, joissa mukana on H+, pH vaikuttaa E:iin ja Q-arvoon etenkin hapo- ja emäspuolella.

Standard redoxpotentiaali E° viittaa kyseisen redoxparin standarditilanteen potentiaaliin (0 M ratkaisu, 25 °C, 1 atm). Todellinen Eh riippuu ympäristöön kuuluvista tekijöistä ja kaikkien läsnä olevien redoxparien yhteisvaikutuksesta sekä näiden pitoisuuksista.

Esimerkkejä redoxpareista ovat Fe3+/Fe2+, MnO4−/Mn2+ sekä NAD+/NADH. Biologiassa elektroninsiirtoketjut ja solujen energiantuotanto perustuvat erilaisten redoxparien ketjuihin. Ympäristökemian kontekstissa Eh–pH-diagrammit (Pourbaix-diagrammit) osoittavat, milloin aine on hapettunut, pelkistetty tai liukenee tietyssä pH:ssa.

Potentiaalin mittaus tapahtuu elektrodi- mittauksin, usein viitaten referenssielektrodiin. On tärkeää huomata, että redoxpotentiaali ei yksiselitteisesti kuvaa yksittäisen reaktion voimakkuutta, vaan kokonaisjärjestelmän hapetus- ja pelkistystilan tasapainoa.