# Potenziale standard di riduzione

Il potenziale di riduzione standard (abbreviato Eo) è il potenziale elettrodico riferito all'elettrodo standard a idrogeno (a cui viene assegnato un potenziale Eo= 0,00 V) e misurato nello stato standard: alla pressione di 1 bar, ossia 100 kPa e ad attività unitaria. 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:
    $\operatorname {\Delta } G^{\circ }=-nF\Delta E^{\circ }$
dove:
* $\Delta G^{\circ }$ è l'energia libera di Gibbs allo stato standard (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 $E^{\circ }[\mathrm {V} ]$ |
| 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$_2$AlO$_3$$^−$(aq) + H$_2$O + 3e$^−$ → Al(s) + 4OH$^−$ | −2,35 |
| N$_2$(g) + 2H$_2$O + 4H$^+$ + 2e$^−$ → 2NH$_3$OH$^+$(aq) | −1,87 |
| Al$^{3+}$(aq) + 3e$^−$ → Al(s) | −1,66 |
| HPO$_3$$^{2−}$(aq) + 2H$_2$O + 2e$^−$ → H$_2$PO$_2$$^−$(aq) + 3OH$^−$ | −1,65 |
| ZnO$_2$$^{2−}$(aq) + 2H$_2$O + 2e$^−$ → Zn(s) + 4OH$^−$ | −1,22 |
| CrO$_2$$^−$(aq) + 2H$_2$O + 3e$^−$ → Cr(s) + 4OH$^−$ | −1,20 |
| Mn$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Mn(s) | −1,19 |
| 2SO$_3$$^=$(aq) + 2H$_2$O + 2e$^−$ → S$_2$O$_4$$^=$(aq) + 4OH$^−$ | −1,12 |
| PO$_4$$^{3−}$(aq) + 2H$_2$O + 2e$^−$ → HPO$_3$$^{2−}$(aq) + 2OH$^−$ | −1,05 |
| Sn(OH)$_6$$^{2−}$(aq) + 2e$^−$ → HSnO$_2$$^−$(aq) + 3OH$^−$ + H$_2$O | −0,93 |
| SO$_4$$^{2−}$(aq) + H$_2$O + 2e$^−$ → SO$_3$$^{2−}$(aq) + 2OH$^−$ | −0,93 |
| Cr$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Cr(s) | −0,91 |
| Ti$^{3+}$(aq) + e$^−$ → Ti$^{2+}$(aq) | −0,90 |
| TiO$_2$(s) + 4H$^+$ + 4e$^−$ → Ti(s) + 2H$_2$O | −0,86 |
| 2H$_2$O(l) + 2e$^−$ → H$_2$(g) + 2OH$^−$(aq) | −0,828 |
| Zn$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Zn(s) | −0,762 |
| Cr$^{3+}$(aq) + 3e$^−$ → Cr(s) | −0,74 |
| AsO$_4$$^{3−}$(aq) + 2H$_2$O + 2e$^−$ → AsO$_2$$^−$(aq) + 4OH$^−$ | −0,71 |
| PbO(s) + H$_2$O + 2e$^−$ → Pb(s) + 2OH$^−$ | −0,576 |
| Fe(OH)$_3$(s) + e− → Fe(OH)$_2$(s) + OH$^−$ | −0,56 |
| 2CO$_2$(g) + 2H$^+$ + 2e$^−$ → H$_2$C$_2$O$_4$(s) | −0,49 |
| S(s) + H$_2$O + 2e$^−$ → HS$^−$(l) + OH$^−$ | −0,48 |
| S(s) + 2e$^−$ → S$^{2−}$(aq) | −0,476 |
| Fe$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Fe(s) | −0,41 |
| Cd$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Cd(s) | −0,40 |
| Co$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Co(s) | −0,28 |
| Ni$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Ni(s) | −0,257 |
| Sn$^{2+}$(aq) + 2e− → Sn(s) | −0,14 |
| Pb$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Pb(s) | −0,13 |
| Fe$^{3+}$(aq) + 3e$^−$ → Fe(s) | −0,04 |
| 2H$^+$(aq) + 2e$^−$ → H$_2$(g) | 0,00 |
| Sn$^{4+}$(aq) + 2e$^−$ → Sn$^{2+}$(aq) | 0,15 |
| Cu$^{2+}$(aq) + e$^−$ → Cu$^+$(aq) | 0,16 |
| ClO$_4$$^−$(aq) + H$_2$O(l) + 2e− → ClO$_3$$^−$(aq) + 2OH$^−$(aq) | 0,17 |
| S$_4$O$_6$$^{2−}$(aq) + 2e$^−$ → 2S$_2$O$_3$$^{2−}$(aq) | 0,2 |
| AgCl(s) + e$^−$ → Ag(s) + Cl$^−$(aq) | 0,22 |
| Cu$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Cu(s) | 0,34 |
| ClO$_3$$^−$(aq) + H$_2$O(l) + 2e$^−$ → ClO$_2$$^−$(aq) + 2OH$^−$(aq) | 0,35 |
| IO$^−$(aq) + H$_2$O(l) + 2e$^−$ → I$^−$(aq) + 2OH$^−$(aq) | 0,49 |
| Cu$^+$(aq) + e$^−$ → Cu(s) | 0,52 |
| I$_2$(s) + 2e$^−$ → 2I$^−$(aq) | 0,54 |
| ClO$_2$$^−$(aq) + H$_2$O(l) + 2e$^−$ → ClO$^−$(aq) + 2OH$^−$(aq) | 0,59 |
| Fe$^{3+}$(aq) + e$^−$ → Fe$^{2+}$(aq) | 0,77 |
| Hg$_2$$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → 2Hg(l) | 0,80 |
| Ag$^+$(aq) + e$^−$ → Ag(s) | 0,80 |
| Hg$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Hg(l) | 0,85 |
| ClO$^−$(aq) + H$_2$O(l) + 2e$^−$ → Cl$^−$(aq) + 2OH$^−$(aq) | 0,90 |
| 2Hg$^{2+}$(aq) + 2e$^−$ → Hg$_2$$^{2+}$(aq) | 0,90 |
| NO$_3$$^−$(aq) + 4H$^+$(aq) + 3e$^−$ → NO(g) + 2H$_2$O(l) | 0,96 |
| Br$_2$(l) + 2e$^−$ → 2Br$^−$(aq) | 1,07 |
| O$_2$(g) + 4H$^+$(aq) + 4e$^−$ → 2H$_2$O(l) | 1,23 |
| Cr$_2$O$_7$$^{2−}$(aq) + 14H$^+$(aq) + 6e$^−$ → 2Cr$^{3+}$(aq) + 7H$_2$O(l) | 1,33 |
| Cl$_2$(g) + 2e$^−$ → 2Cl$^−$(aq) | 1,36 |
| Ce$^{4+}$(aq) + e$^−$ → Ce$^{3+}$(aq) | 1,44 |
| MnO$_4$$^−$(aq) + 8H$^+$(aq) + 5e$^−$ → Mn$^{2+}$(aq) + 4H$_2$O(l) | 1,49 |
| H$_2$O$_2$(aq) + 2H$^+$(aq) + 2e$^−$ → 2H$_2$O(l) | 1,78 |
| Co$^{3+}$(aq) + e$^−$ → Co$^{2+}$(aq) | 1,82 |
| S$_2$O$_8$$^{2−}$(aq) + 2e$^−$ → 2SO$_4$$^{2−}$(aq) | 2,01 |
| O$_3$(g) + 2H$^+$(aq) + 2e$^−$ → O$_2$(g) + H$_2$O(l) | 2,07 |
| F$_2$(g) + 2e$^−$ → 2F$^−$(aq) | 2,87 |