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RedoxpotentialDas Redoxpotential beschreibt die Potentialdifferenz zwischen einem Halbelement und dem international standardisierten Bezugselement, der Normal-Wasserstoffelektrode. Das Bezugselement besteht aus einer Platinelektrode, welche bei 25 °C von Wasserstoffgas mit einem Druck von 1013 hPa umspült wird und in eine Salzsäurelösung der Stoffmengen-Konzentration 1 mol/l (das bedeutet, dass pH 0 vorliegt) taucht. Die Spannung, welche entsteht, wenn das gewählte Halbelement mit dem Bezugshalbelement verbunden wird, bezeichnet man als das Standardpotential des gewählten Halbelements. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
GeschichteKlassisch wurden Oxidationsprozesse als Verbindung mit Sauerstoff oder Entfernung von Wasserstoff verstanden. RegelnFür den Elektronenfluss gilt:
Das Ausmaß der Reduktionskraft einer Substanz wird durch ihr Redoxpotential beschrieben; dies ist die Bereitschaft, Elektronen abzugeben und damit in die oxidierte Form überzugehen. Zutreffender spricht man hier von einem "Redox-Paar".
In der Physikalischen Chemie bezieht sich das Redoxpotential auf Standardbedingungen, d. h. eine Konzentration von 1 mol/l aller Reaktionspartner inklusive Protonen (diese entspricht pH 0 in Fällen, bei denen Protonen entstehen oder verschwinden). Die Triebkraft, auch Elektromotorische Kraft, eines Elektronenflusses zwischen zwei Redoxpaaren wird als ΔEo angegeben. Redoxpotential und Gibbs-EnergieZwischen ΔEo' und der Änderung der Gibbs-Energie besteht ein einfacher Zusammenhang:
Um den ΔGo'-Wert der Reduktion von Acetaldehyd durch NADH,H + zu errechnen, sind die Eo'-Werte der Halbreaktionen voneinander zu subtrahieren [−0,2−(−0,32) = +0,12], denn es gilt der Ansatz:
Fehler in Abb.:Nicht +0,32 V, sondern −0,32 V -> Nachtrag: Kein Fehler da sich das Vorzeichen umdrehen muss! (Biochemie, 5.Auflage, Lubert Stryer, Spektrum Verlag, 2003, Seite:540-541) Nach Multiplikation mit n (2) und der Faradaykonstante (96,5) ergibt sich ΔGo' = −23,16 kJ/mol; die Reaktion würde also unter Standardbedingungen (aber bei pH 7) spontan ablaufen. Dies geht allerdings auch schon daraus hervor, dass NADH,H + / NAD+ in der Tabelle über Ethanol/Acetaldehyd 2 H+ angeordnet ist, d. h. ein stärker negatives Redox-potential aufweist. StandardpotentialeDie angegebenen Standardpotentiale beziehen sich nach Konvention auf die Reduktion des jeweiligen Stoffes. Dies bedeutet, je höher das Standardpotential desto mehr Energie wird bei der Elektronenaufnahme frei. Stoffe mit hohem Standardpotential sind gute Oxidationsmittel. Der Elektronenfluss in einem kombinierten System verläuft immer von dem Stoff niedrigeren Standardpotentials zu dem höhreren Standardpotentials.
Redoxpotentiale in der BiochemieFür biochemische Vorgänge rechnet man mit den auf pH 7 bezogenen Potentialen ΔEo'. Für Reaktionen, an denen Protonen beteiligt sind, ergibt sich somit eine Potentialdifferenz von 0,413 V, wie in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
Siehe auchKategorien: Elektrochemie | Biochemie |
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Redoxpotential aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |