Redoxpotential

Bei Redoxreaktionen werden Elektronen übertragen. Dabei wird ein Stoff durch Elektronenabgabe oxidiert, während der andere durch Elektronenaufnahme reduziert wird. Der elektronenabgebende Stoff wird als Reduktionsmittel, der elektronenaufnehmende Stoff als Oxidationsmittel und die beiden Reaktionspartner dementsprechend als Redox-Paar bezeichnet.

Je negativer das Redoxpotential, desto stärker die Reduktionskraft (Elektronenabgabe). Entsprechend fließen Elektronen vom Stoff mit negativerem Potenzial zu dem mit positiverem Potential.

Das Redoxpotential wird mithilfe einer Standardwasserstoffelektrode gemessen. Das Redoxpotential dieser Elektrode beträgt definitionsgemäß 0 Volt. Verbindet man diese Bezugselektrode mit der Elektrode, deren Potential man messen möchte, so ist die gemessene Potentialdifferenz (Spannung) des Systems gleich des Potentials der zu messenden Elektrode.

Redoxpotentiale sind von vielen äußeren Faktoren abhängig. Daher wurden zur besseren Vegleichbarkeit Standardbedingungen festgelegt (Standardpotential):

• Druck: 101,325 kPa
• Temperatur: 298,15 K (25°C)
• Aktivität: 1
• Konzentration aller Reaktionspartner: 1 mol/L

Die Umrechnung vom Standardzustand zu jedem beliebigen anderen Zustand gelingt über die Nernst-Gleichung.

Redoxreaktionen, an denen H⁺-Ionen beteiligt sind, sind pH-abhängig. Für biochemische Vorgänge rechnet man mit Potentialen, die auf einen pH-Wert von 7 und bei einem Partialdruck von Wasserstoff von 1 bar bezogen sind.

Nur gelöste Teilchen können an Redoxreaktionen teilnehmen. Bei schwerlöslichen Verbindungen ist das Redoxpotential daher niedriger.

Die Redoxsysteme lassen sich anhand der Höhe ihrer Potentiale ordnen (elektrochemische Spannungsreihe).^[1] Bei Metallen wird auch von Redoxreihe gesprochen.

Mit Hilfe dieser Spannungsreihe lassen sich Aussagen darüber treffen, welche Redoxreaktionen ablaufen können. Denn je weiter oben ein Stoff oben steht, desto stärker ist seine reduzierende Wirkung. Umgekehrt gilt: Je weiter unten ein Stoff steht, desto stärker ist seine oxidierende Wirkung. Ein Stoff kann nur mit unter ihm stehenden Partnern eine Redoxreaktion eingehen. So kann Zn zum Beispiel mit Cu²⁺reagieren (Daniell Element), aber Cu nicht mit Zn²⁺.

Das erklärt auch, warum sich edle Metalle nicht in Säuren lösen. Das Redoxpotential von Edelmetallen ist so hoch, dass sie von Säuren nicht oxidiert werden können. Nur Metalle, die oberhalb von H₃O⁺ stehen, können von Säuren gelöst werden.