Potenziale standard di riduzione
# Potenziale standard di riduzione

Il potenziale di riduzione standard (abbreviato $E^0)$ è il potenziale elettrodico riferito all'elettrodo standard a idrogeno (a cui viene assegnato un potenziale $E^0=$ 0,00 V) e misurato in condizioni standard: alla temperatura di 298 K, alla pressione di 1 bar, ossia 100 kPa e alla concentrazione di reagenti e prodotti della reazione pari a 1 M (a rigore ad attività unitaria). La IUPAC raccomanda di adottare come pressione dello stato standard 1 bar al posto di 1 atm (101325 Pa); nella maggior parte dei casi è possibile approssimare l'attività unitaria (a=1) con la concentrazione molare unitaria (concentrazione 1 M per ogni reagente e prodotto).

In biochimica, e più in generale in biologia, si è soliti definire il potenziale standard di riduzione a pH= 7 (pH dei sistemi biologici). Tale grandezza viene indicata come E' $^0.$

## Descrizione

Il potenziale standard di un elettrodo Eo e l'energia libera di Gibbs sono legati dall'equazione

    $\operatorname {\Delta } G=-nF\Delta E^{o}$

dove:

* $\Delta G$ è l'energia libera di Gibbs (in J/mol);
* n sono le moli di elettroni per mole di prodotti;
* F è la costante di Faraday, pari a circa 96485 C/mol.

Se la riduzione avviene in maniera spontanea il potenziale standard risulta positivo (essendo $\Delta G<0$ per un processo spontaneo), mentre se la riduzione avviene in maniera non spontanea il potenziale standard risulta negativo (essendo $\Delta G>0$ per un processo non spontaneo).

I potenziali standard dell'elettrodo possono essere ottenuti per:

* potenziali dell'elettrodo misurati sperimentalmente e ricalcolati con l'equazione di Nernst (soltanto per reazioni reversibili);
* calcolo dell'energia libera di Gibbs della semireazione.

La valutazione dei potenziali standard è molto utile per determinare se una reazione redox possa avvenire in condizioni spontanee o meno. Le specie chimiche che possiedono potenziale più alto tendono a ossidare quelle a potenziale più basso: ad esempio l'acido cloridrico è in grado di ossidare (ox) la limatura di ferro in quanto $H^+,$ con potenziale di 0 V, è in grado di acquisire elettroni dal ferro, che possiede potenziale -0,41 V, producendo idrogeno gassoso e ioni $Fe^{2+}.$

## Valori di potenziali standard

Nella tabella seguente vengono indicati alcuni valori dei potenziali standard:

| Catodo | Potenziale di riduzione standard $E^0$ (volt) |
| - | - |
| $3N_2$ + $2H^+$ + $2e^−$ → $2HN_3$ | −3,09 |
| $Li^+(aq)$ + $e^−$ → Li(s) | −3,04 |
| $Rb^+$ + $e^−$ → Rb(s) | −2,98 |
| $K^+(aq)$ + $e^−$ → K(s) | −2,93 |
| $Cs^+(aq)$ + $e^−$ → Cs(s) | −2,92 |
| $Ba^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Ba(s) | −2,91 |
| $Sr^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Sr(s) | −2,89 |
| $Ca^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Ca(s) | −2,76 |
| $Na^+(aq)$ + $e^−$ → Na(s) | −2,71 |
| $Mg(OH)_2$ + $2e^−$ → Mg + $2OH^−$ | −2,69 |
| $Mg^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Mg(s) | −2,38 |
| $H_2AlO_3^−(aq)$ + $H_2O$ + $3e^−$ → Al(s) + $4OH^−$ | −2,35 |
| $N_2(g)$ + $2H_2O$ + $4H^+$ + $2e^−$ → $2NH_3OH^+(aq)$ | −1,87 |
| $Al^{3+}(aq)$ + $3e^−$ → Al(s) | −1,66 |
| $HPO_3^{2−}(aq)$ + $2H_2O$ + $2e^−$ → $H_2PO_2^−(aq)$ + $3OH^−$ | −1,65 |
| $ZnO_2^{2−}(aq)$ + $2H_2O$ + $2e^−$ → Zn(s) + $4OH^−$ | −1,22 |
| $CrO_2^−(aq)$ + $2H_2O$ + $3e^−$ → Cr(s) + $4OH^−$ | −1,20 |
| $Mn^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Mn(s) | −1,19 |
| $2SO_3^=(aq)$ + $2H_2O$ + $2e^−$ → $S_2O_4^=(aq)$ + $4OH^−$ | −1,12 |
| $PO_4^{3−}(aq)$ + $2H_2O$ + $2e^−$ → $HPO_3^{2−}(aq)$ + $2OH^−$ | −1,05 |
| $Sn(OH)_6^{2−}(aq)$ + $2e^−$ → $HSnO_2^−(aq)$ + $3OH^−$ + $H_2O$ | −0,93 |
| $SO_4^{2−}(aq)$ + $H_2O$ + $2e^−$ → $SO_3^{2−}(aq)$ + $2OH^−$ | −0,93 |
| $Cr^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Cr(s) | −0,91 |
| $Ti^{3+}(aq)$ + $e^−$ → $Ti^{2+}(aq)$ | −0,90 |
| $TiO_2(s)$ + $4H^+$ + $4e^−$ → Ti(s) + $2H_2O$ | −0,86 |
| $2H_2O(l)$ + $2e^−$ → $H_2(g)$ + $2OH^−(aq)$ | −0,828 |
| $Zn^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Zn(s) | −0,762 |
| $Cr^{3+}(aq)$ + $3e^−$ → Cr(s) | −0,74 |
| $AsO_4^{3−}(aq)$ + $2H_2O$ + $2e^−$ → $AsO_2^−(aq)$ + $4OH^−$ | −0,71 |
| PbO(s) + $H_2O$ + $2e^−$ → Pb(s) + $2OH^−$ | −0,576 |
| $Fe(OH)_3(s)$ + e− → $Fe(OH)_2(s)$ + $OH^−$ | −0,56 |
| $2CO_2(g)$ + $2H^+$ + $2e^−$ → $H_2C_2O_4(s)$ | −0,49 |
| S(s) + $H_2O$ + $2e^−$ → $HS^−(l)$ + $OH^−$ | −0,48 |
| S(s) + $2e^−$ → $S^{2−}(aq)$ | −0,476 |
| $Fe^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Fe(s) | −0,41 |
| $Cd^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Cd(s) | −0,40 |
| $Co^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Co(s) | −0,28 |
| $Ni^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Ni(s) | −0,257 |
| $Sn^{2+}(aq)$ + 2e− → Sn(s) | −0,14 |
| $Pb^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Pb(s) | −0,13 |
| $Fe^{3+}(aq)$ + $3e^−$ → Fe(s) | −0,04 |
| $2H^+(aq)$ + $2e^−$ → $H_2(g)$ | 0,00 |
| $Sn^{4+}(aq)$ + $2e^−$ → $Sn^{2+}(aq)$ | 0,15 |
| $Cu^{2+}(aq)$ + $e^−$ → $Cu^+(aq)$ | 0,16 |
| $ClO_4^−(aq)$ + $H_2O(l)$ + 2e− → $ClO_3^−(aq)$ + $2OH^−(aq)$ | 0,17 |
| $S_4O_6^{2−}(aq)$ + $2e^−$ → $2S_2O_3^{2−}(aq)$ | 0,2 |
| AgCl(s) + $e^−$ → Ag(s) + $Cl^−(aq)$ | 0,22 |
| $Cu^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Cu(s) | 0,34 |
| $ClO_3^−(aq)$ + $H_2O(l)$ + $2e^−$ → $ClO_2^−(aq)$ + $2OH^−(aq)$ | 0,35 |
| $IO^−(aq)$ + $H_2O(l)$ + $2e^−$ → $I^−(aq)$ + $2OH^−(aq)$ | 0,49 |
| $Cu^+(aq)$ + $e^−$ → Cu(s) | 0,52 |
| $I_2(s)$ + $2e^−$ → $2I^−(aq)$ | 0,54 |
| $ClO_2^−(aq)$ + $H_2O(l)$ + $2e^−$ → $ClO^−(aq)$ + $2OH^−(aq)$ | 0,59 |
| $Fe^{3+}(aq)$ + $e^−$ → $Fe^{2+}(aq)$ | 0,77 |
| $Hg_2^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → 2Hg(l) | 0,80 |
| $Ag^+(aq)$ + $e^−$ → Ag(s) | 0,80 |
| $Hg^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → Hg(l) | 0,85 |
| $ClO^−(aq)$ + $H_2O(l)$ + $2e^−$ → $Cl^−(aq)$ + $2OH^−(aq)$ | 0,90 |
| $2Hg^{2+}(aq)$ + $2e^−$ → $Hg_2^{2+}(aq)$ | 0,90 |
| $NO_3^−(aq)$ + $4H^+(aq)$ + $3e^−$ → NO(g) + $2H_2O(l)$ | 0,96 |
| $Br_2(l)$ + $2e^−$ → $2Br^−(aq)$ | 1,07 |
| $O_2(g)$ + $4H^+(aq)$ + $4e^−$ → $2H_2O(l)$ | 1,23 |
| $Cr_2O_7^{2−}(aq)$ + $14H^+(aq)$ + $6e^−$ → $2Cr^{3+}(aq)$ + $7H_2O(l)$ | 1,33 |
| $Cl_2(g)$ + $2e^−$ → $2Cl^−(aq)$ | 1,36 |
| $Ce^{4+}(aq)$ + $e^−$ → $Ce^{3+}(aq)$ | 1,44 |
| $MnO_4^−(aq)$ + $8H^+(aq)$ + $5e^−$ → $Mn^{2+}(aq)$ + $4H_2O(l)$ | 1,49 |
| $H_2O_2(aq)$ + $2H^+(aq)$ + $2e^−$ → $2H_2O(l)$ | 1,78 |
| $Co^{3+}(aq)$ + $e^−$ → $Co^{2+}(aq)$ | 1,82 |
| $S_2O_8^{2−}(aq)$ + $2e^−$ → $2SO_4^{2−}(aq)$ | 2,01 |
| $O_3(g)$ + $2H^+(aq)$ + $2e^−$ → $O_2(g)$ + $H_2O(l)$ | 2,07 |
| $F_2(g)$ + $2e^−$ → $2F^−(aq)$ | 2,87 |
