Le potentiel redox, également connu sous le nom de potentiel d’électrode standard, est une mesure de la facilité avec laquelle une substance perd ou gagne des électrons dans une réaction de réduction-oxydation – ou « redox » -, une réaction chimique où un réactif est réduit et l’autre oxydé. Les électrons passent de l’agent réducteur à l’agent oxydant. Cela peut être exprimé comme un potentiel électrique entre les deux et mesuré en volts. Une valeur négative indique un agent réducteur, avec une tendance à perdre des électrons, et une valeur positive indique un agent oxydant, avec une tendance à gagner des électrons. Le potentiel redox est parfois noté E°.
En termes pratiques, le potentiel redox ne peut être mesuré que pour des paires de substances, et le fait que les électrons circulent depuis ou vers un produit chimique donné dépend de l’autre membre de la paire. Il s’agit donc d’une valeur relative plutôt qu’absolue. Afin d’établir des valeurs standard pour les éléments, les composés et les ions, la mesure du potentiel redox est effectuée par rapport à un « standard » d’hydrogène, qui est considéré comme ayant un E° de zéro, de sorte que toutes ces valeurs sont relatives à l’hydrogène.
Pour déterminer le E° pour une substance donnée, une cellule électrochimique constituée de deux demi-cellules est construite. L’une est constituée d’ions H+ et d’hydrogène neutre en équilibre et est connue sous le nom d’électrode à hydrogène standard. L’autre contient la substance à tester, toujours avec des formes ioniques et neutres en équilibre. Les deux sont reliés par un pont salin contenant un électrolyte approprié et la cellule est connectée à un voltmètre, complétant le circuit. Lorsqu’il y a une différence de potentiel redox, les électrons essaieront de circuler dans un sens ou dans l’autre, créant une différence de potentiel qui est mesurée par le voltmètre – dans ce cas, un voltmètre à haute résistance est utilisé afin d’empêcher tout flux réel de courant, car cela réduirait le potentiel.
Si des électrons circulent de la demi-cellule à hydrogène à l’autre, la substance a un potentiel redox positif et est, dans ce contexte, un agent oxydant. Si les électrons circulent dans l’autre sens, le E° est négatif, indiquant un agent réducteur. Les termes oxydant et réducteur utilisés ici sont relatifs à l’hydrogène – le produit chimique testé peut se comporter différemment par rapport à un agent différent. Par exemple, dans ce scénario, l’hydrogène agit comme un agent réducteur ou oxydant, selon ce qui se trouve dans l’autre demi-cellule.
De cette façon, un tableau de potentiel redox standard a été établi, montrant les valeurs E° pour diverses demi-réactions impliquant l’ajout d’électrons à un agent donné, comme ce serait le cas dans une moitié d’une réaction redox. Par exemple, le potentiel redox pour un ion lithium gagnant un électron est représenté par la demi-réaction : Li+ + e- -> Li avec une valeur E° de -3.05 volts, indiquant que le lithium est un agent réducteur puissant. La valeur pour la formation d’ions chlorure par l’ajout d’électrons au chlore est indiquée par Cl2 + 2e- ->2Cl- avec un E° de +1.36 volts, donc le chlore est un agent oxydant. En connaissant les potentiels redox de deux substances, il est possible de prédire si une réaction redox entre elles est théoriquement possible.