Potencial de reducción
El potencial redox (también conocido como potencial de oxidación/reducción , ORP , pe , o ) es una medida de la tendencia de una especie química a adquirir o perder electrones en un electrodo y, por lo tanto, reducirse u oxidarse respectivamente. El potencial redox se mide en voltios (V) o milivoltios(mV). Cada especie tiene su propio potencial redox intrínseco; por ejemplo, cuanto más positivo es el potencial de reducción (el potencial de reducción se usa con más frecuencia debido al formalismo general en electroquímica), mayor es la afinidad de las especies por los electrones y la tendencia a reducirse. ORP puede reflejar el potencial antimicrobiano del agua. [1]
En soluciones acuosas , el potencial redox es una medida de la tendencia de la solución a ganar o perder electrones cuando está sujeta a cambios por la introducción de una nueva especie. Una solución con un potencial de reducción más alto (más positivo) que la nueva especie tenderá a ganar electrones de la nueva especie (es decir, a reducirse al oxidar la nueva especie) y una solución con un potencial de reducción más bajo (más negativo) tienen una tendencia a perder electrones a la nueva especie (es decir, a oxidarse al reducir la nueva especie). Porque los potenciales absolutosson casi imposibles de medir con precisión, los potenciales de reducción se definen en relación con un electrodo de referencia. Los potenciales de reducción de las soluciones acuosas se determinan midiendo la diferencia de potencial entre un electrodo de detección inerte en contacto con la solución y un electrodo de referencia estable conectado a la solución mediante un puente salino . [2]
El electrodo sensor actúa como una plataforma para la transferencia de electrones hacia o desde la semicelda de referencia ; por lo general, está hecho de platino , aunque también se puede usar oro y grafito . La media celda de referencia consiste en un estándar redox de potencial conocido. El electrodo de hidrógeno estándar (SHE) es la referencia a partir de la cual se determinan todos los potenciales redox estándar y se le ha asignado un potencial arbitrario de media celda de 0,0 mV. Sin embargo, es frágil y poco práctico para el uso rutinario en el laboratorio. Por lo tanto, se utilizan comúnmente otros electrodos de referencia más estables, como el cloruro de plata y el calomelano saturado (SCE), debido a su rendimiento más confiable.
Aunque la medición del potencial redox en soluciones acuosas es relativamente sencilla, muchos factores limitan su interpretación, como los efectos de la temperatura y el pH de la solución, reacciones irreversibles , cinética de electrodos lenta, falta de equilibrio, presencia de múltiples pares redox, envenenamiento de electrodos, intercambio pequeño corrientes y parejas redox inertes. En consecuencia, las medidas prácticas rara vez se correlacionan con los valores calculados. No obstante, la medición del potencial de reducción ha demostrado ser útil como herramienta analítica para controlar los cambios en un sistema en lugar de determinar su valor absoluto (p. ej., control de procesos y titulaciones ).
De manera similar a cómo la concentración de iones de hidrógeno determina la acidez o el pH de una solución acuosa, la tendencia de la transferencia de electrones entre una especie química y un electrodo determina el potencial redox de un par de electrodos. Al igual que el pH, el potencial redox representa la facilidad con la que los electrones se transfieren hacia o desde las especies en solución. El potencial redox caracteriza la capacidad bajo la condición específica de una especie química para perder o ganar electrones en lugar de la cantidad de electrones disponibles para oxidación o reducción.
La noción de pe se utiliza con los diagramas de Pourbaix . pe es un número adimensional y se puede relacionar fácilmente con E H mediante la siguiente relación: