Potencial padrão de eletrodo

Em eletroquímica, o potencial padrão de eletrodo, denotado como E^o, E⁰ ou E^O é a medida do potencial individual de um eletrodo reversível (em equilíbrio) no estado padrão, no qual as espécies eletroativas estão a uma concentração de 1 mol/kg, e gases a uma pressão de 1 bar. Os valores são mais frequentemente tabulados a 25 °C.

O princípio de uma célula eletroquímica, tal como uma célula galvânica, consiste em uma reação redox, que pode ser desdobrada em duas semi-reações:

• Reação de redução (ocorre no cátodo)
• Reação de oxidação (ocorre no ânodo)

A reação global da célula eletroquímica é a soma de uma reação de redução e de uma reação de oxidação, cada uma delas chamadas de meia-reação (ou semi-reação).

Eletricidade é gerada devido à diferença de potencial elétrico entre dois eletrodos. Esta diferença de potencial é criada como um resultado das diferenças entre potenciais individuais de dois eletrodos metálicos com respeito ao eletrólito.

Embora o potencial total de uma célula possa ser medido, não há nenhuma maneira simples de medir exatamente os potenciais individuais de eletrodo/electrolito isoladamente.

O potencial elétrico varia também com a temperatura, concentração e pressão.

Cálculo de potencial padrão de um eletrodo

Para superar a dificuldade de medir o potencial individual de um eletrodo, um eletrodo de potencial de redução desconhecido pode ser emparelhado com um eletrodo de potencial conhecido, isto é, pode ser comparado a um eletrodo de referência. O referencial convencionalmente escolhido foi o do potencial de redução do eletrodo de hidrogênio (${\ce {H}}$), definido como zero volts (${\mathcal {E}}=0$) em todas as temperaturas.

Por exemplo, para medir o potencial padrão de redução de um eletrodo de zinco metálico(${\ce {Zn^0}}$), uma célula eletroquímica pode se construída com um eletrodo de zinco metálico (e.g. um eletrodo de zinco imerso em solução 1 M de ZnSO₄) como ânodo. A semi-reação do ânodo é então:

Zn(s) → Zn²⁺(aq,1 M) + 2e^-

A EPH é usada como cátodo e a célula como um todo pode ser descrita de forma simplificada como:

Zn(s) | Zn²⁺(aq,1 M) || 2H⁺(aq,1 M) | H₂(g,1 bar)

Desde que a semi-reação de redução tem um potential de zero, a EMF da célula, E^o_cell, corresponde ao potencial do eletrodo de zinco metálico porque:

E^o_cell(0.76V)= E^o_{2H⁺(aq) → H2(g)}(0V) + E^o_{Zn(s) → Zn²⁺(aq)}(0.76V)

onde os ^o superescritos designam que estados padrão são empregados.

Já que potenciais de eletrodo são convencionalmente definidos como potenciais de redução, o sinal do potencial para o metal sendo oxidado deve ser invertido quando calculado o potencial total da célula. Note-se que os potenciais de eletrodo são independentes do número de elétrons transferidos e então os dois potenciais de elétrons podem ser simplesmente combinados para dar o potencial total da célula se diferentes números de elétrons estão envolvidos nas duas reações dos eletrodos (mais cuidado é requerido se combina-se potenciais de eletrodos para obter um terceiro potencial de eletrodo).

Tabela de potencial padrão de redução

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Leitura adicional

• Zumdahl, Steven S., Zumdahl, Susan A (2000) Chemistry (5th ed.), Houghton Mifflin Company. ISBN 0-395-98583-8
• Atkins, Peter, Jones, Loretta (2005) Chemical Principles (3rd ed.), W.H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-5701-X
• Paulo Balbi ,Zu, Y, Couture, MM, Kolling, DR, Crofts, AR, Eltis, LD, Fee, JA, Hirst, J (2003) Biochemistry, 42, 12400-12408

Ver também

• Potencial de redução