Το πρόσημο του πρότυπου δυναμικού

Το πρότυπο δυναμικό μπορεί να έχει θετική ή αρνητική τιμή. Το  δυναμικό ενός ημιστοιχείου, σε σχέση με το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, είναι θετικό, όταν, κατά τη σύνδεση, συμπεριφέρεται αυθόρμητα ως κάθοδος και αρνητικό, όταν συμπεριφέρεται αυθόρμητα ως άνοδος.

Για παράδειγμα, το πρόσημο του πρότυπου δυναμικού του ημιστοιχείου του χαλκού: 

Cu2+(aq) + 2e-    Cu(s)          Εo = +0,34 V
Ox                           Red 

είναι θετικό, επειδή, όταν συνδεθεί με το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, συμπεριφέρεται αυθόρμητα ως κάθοδος, οπότε στο ημιστοιχείο του χαλκού γίνεται αναγωγή. Αυτό δείχνει ότι τα κατιόντα χαλκού (ΙΙ) έχουν μεγαλύτερη τάση να προσλαμβάνουν ηλεκτρόνια από τα κατιόντα υδρογόνου και επομένως είναι ισχυρότερο οξειδωτικό από αυτά.

Αντίθετα, το πρόσημο του πρότυπου δυναμικού του ημιστοιχείου του ψευδαργύρου:

Zn2+(aq) + 2e-   Zn(s)          Εo= -0,76 V
Ox                          Red

είναι αρνητικό, επειδή, όταν συνδεθεί με το πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, συμπεριφέρεται αυθόρμητα ως άνοδος, οπότε στο ημιστοιχείο του ψευδαργύρου γίνεται οξείδωση. Αυτό δείχνει ότι ο ψευδάργυρος έχει μεγαλύτερη τάση να αποβάλλει ηλεκτρόνια από το υδρογόνο και επομένως είναι ισχυρότερο αναγωγικό από αυτό.

Γενικά, όσο θετικότερο είναι το πρότυπο δυναμικό ενός ημιστοιχείου τόσο πιο ισχυρό είναι το οξειδωτικό του οξειδοαναγωγικού ζεύγους που το χαρακτηρίζει, ενώ όσο αρνητικότερο είναι το πρότυπο δυναμικό ενός ημιστοιχείου τόσο πιο ισχυρό είναι το αναγωγικό του αντίστοιχου οξειδοαναγωγικού ζεύγους.

Ηλεκτροχημική σειρά

Στον ένθετο πίνακα πρότυπων δυναμικών δίνεται μία σειρά ταξινόμησης των πρότυπων δυναμικών ορισμένων ημιστοιχείων. Στον πίνακα αυτό, σύμφωνα με τις προτάσεις της I.U.P.A.C., οι ημιαντιδράσεις στα ημιστοιχεία, γράφονται ως αναγωγές. Στην ουσία, όμως, το πρότυπο δυναμικό αναφέρεται στην κατάσταση χημικής ισορροπίας και η φορά γραφής των ημιαντιδράσεων ελάχιστα ενδιαφέρει. Με άλλα λόγια, το πρότυπο δυναμικό αποτελεί ένα μέτρο σύγκρισης της θέσης ισορροπίας των ημιαντιδράσεων, οι τιμές του είναι χαρακτηριστικές και δε μεταβάλλονται, αν αντιστρέψουμε τις ημιαντιδράσεις ή αλλάξουμε τους συντελεστές. Γενικά:

  • Όσο μεγαλύτερο (θετικότερο ή λιγότερο αρνητικό) είναι το πρότυπο δυναμικό τόσο περισσότερο η θέση ισορροπίας της ημιαντίδρασης είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά, δηλαδή τόσο πιο εύκολα γίνεται προς την κατεύθυνση της αναγωγής και επομένως τόσο ισχυρότερο είναι το οξειδωτικό που συμμετέχει.
  • Αντιθέτως, όσο μικρότερο (αρνητικότερο ή λιγότερο θετικό) είναι το πρότυπο δυναμικό τόσο η θέση της αντίστοιχης ισορροπίας είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά, δηλαδή τόσο πιο εύκολα γίνεται προς την κατεύθυνση της οξείδωσης και επομένως τόσο ισχυρότερο είναι το αναγωγικό που συμμετέχει.

Η κατάταξη των ημιαντιδράσεων, με βάση το πρότυπο δυναμικό τους, χαρακτηρίζεται ως ηλεκτροχημική σειρά. Στην ηλεκτροχημική σειρά, που δίνεται στον πίνακα, η τιμή του πρότυπου δυναμικού αυξάνεται από επάνω προς τα κάτω. Συνεπώς, όπως είναι γραμμένη η σειρά, η ισχύς των οξειδωτικών αυξάνεται από επάνω προς τα κάτω, ενώ αντίθετα μειώνεται η ισχύς των αναγωγικών. Έτσι, η σχετική ισχύς των διαφόρων οξειδωτικών ή αναγωγικών μέσων φαίνεται από την θέση τους στην ηλεκτροχημική σειρά.