ศักยภาพรีดอกซ์คืออะไร?

ศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์หรือที่เรียกว่าศักย์ไฟฟ้าอิเล็กโทรดมาตรฐานเป็นการวัดว่าสารสูญเสียหรือรับอิเล็กตรอนได้ง่ายเพียงใดในการลดการออกซิเดชั่นหรือปฏิกิริยารีดอกซ์ปฏิกิริยาทางเคมีที่ปฏิกิริยาหนึ่งลดลง อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากตัวรีดิวซ์ไปยังตัวออกซิไดซ์ สิ่งนี้สามารถแสดงออกได้ว่าเป็นศักย์ไฟฟ้าระหว่างสองกับหน่วยเป็นโวลต์ ค่าลบบ่งชี้ว่าตัวรีดิวซ์มีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนและค่าบวกบ่งชี้ว่าตัวออกซิไดซ์โดยมีแนวโน้มที่จะได้รับอิเล็กตรอน ศักยภาพรีดอกซ์บางครั้งเขียนแทนด้วย E °

ในแง่การปฏิบัติศักยภาพรีดอกซ์สามารถวัดได้เพียงคู่ของสารและการที่อิเล็กตรอนไหลจากหรือไปยังสารเคมีที่กำหนดขึ้นอยู่กับสมาชิกคนอื่น ๆ ของคู่ มันจึงเป็นค่าสัมพัทธ์แทนที่จะเป็นค่าสัมบูรณ์ เพื่อสร้างค่ามาตรฐานสำหรับองค์ประกอบสารประกอบและไอออนการวัดที่มีศักยภาพรีดอกซ์จะดำเนินการกับ "มาตรฐาน" ของไฮโดรเจนซึ่งถูกนำมาใช้เพื่อให้มี E °ของศูนย์ดังนั้นค่าดังกล่าวทั้งหมดจะสัมพันธ์กับไฮโดรเจน

เพื่อกำหนด E °สำหรับสารที่กำหนดเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ประกอบด้วยเซลล์สองเซลล์จะถูกสร้างขึ้น หนึ่งประกอบด้วย H + ไอออนและไฮโดรเจนเป็นกลางในสมดุลและเป็นที่รู้จักกันเป็นขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนมาตรฐาน อีกอันประกอบด้วยสารที่จะทดสอบอีกครั้งด้วยรูปแบบไอออนิกและเป็นกลางในสภาวะสมดุล ทั้งสองเชื่อมโยงกันด้วยสะพานเกลือที่มีอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมและเซลล์เชื่อมต่อกับโวลต์มิเตอร์เพื่อทำให้วงจรเสร็จสมบูรณ์ ในกรณีที่มีความต่างศักย์รีดอกซ์อิเล็กตรอนจะพยายามไหลทางเดียวหรือทางอื่นสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นซึ่งวัดโดยโวลต์มิเตอร์ - ในกรณีนี้โวลต์มิเตอร์ที่มีความต้านทานสูงจะถูกใช้เพื่อป้องกันการไหล ปัจจุบันเช่นนี้จะลดศักยภาพ

หากอิเล็กตรอนไหลจากไฮโดรเจนครึ่งเซลล์ไปยังอีกเซลล์หนึ่งนั้นสารนั้นมีศักยภาพรีดอกซ์เชิงบวกและในกรณีนี้จะเป็นสารออกซิไดซ์ หากอิเล็กตรอนไหลไปทางอื่น E °จะเป็นลบ คำว่า“ การออกซิไดซ์” และ“ การลด” ตามที่ใช้ที่นี่สัมพันธ์กับไฮโดรเจน - สารเคมีที่ถูกทดสอบอาจมีพฤติกรรมแตกต่างกันเมื่อเทียบกับสารที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นในสถานการณ์นี้ไฮโดรเจนทำหน้าที่เป็นตัวลดหรือตัวออกซิไดซ์ขึ้นอยู่กับสิ่งที่อยู่ในเซลล์อีกครึ่งหนึ่ง

ด้วยวิธีนี้ตารางที่มีศักยภาพรีดอกซ์มาตรฐานได้รับการรวบรวมแสดงค่า E °สำหรับ "ครึ่งปฏิกิริยา" ต่างๆที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มอิเล็กตรอนไปยังตัวแทนที่กำหนดเช่นเดียวกับในครึ่งหนึ่งของปฏิกิริยารีดอกซ์ ยกตัวอย่างเช่นศักยภาพรีดอกซ์สำหรับลิเธียมไอออนที่ได้รับอิเล็กตรอนจะแสดงเป็นครึ่งปฏิกิริยา: Li + + e - -> Li ด้วยค่า E °ของ -3.05 โวลต์แสดงว่าลิเธียมเป็นสารลดแรง ค่าของการก่อตัวของคลอไรด์ไอออนโดยการเติมอิเล็กตรอนเข้าสู่คลอรีนจะแสดงเป็น Cl 2 + 2e - -> 2Cl - ด้วย E °ที่ +1.36 โวลต์ดังนั้นคลอรีนจึงเป็นตัวออกซิไดซ์ ด้วยการรู้ถึงศักยภาพของรีดอกซ์ของสารสองตัวมันเป็นไปได้ที่จะทำนายว่าปฏิกิริยารีดอกซ์ระหว่างพวกมันจะเป็นไปได้ในทางทฤษฎีหรือไม่