Ҳар бир элемент ёки ионнинг оксидловчилик ва қайтарувчилик хусусият (кучи)ининг миқдорий тавсифномаси сифатида оксидланиш потенциали қиймати хизмат қилади. Оксидланиш потенциали (о. п.) тушунчасини қуйидаги мисол билан тушуниб олайлик.
Рух метали бўлакчасини (хоҳлаган бирор металл бўлакчаси ҳам худди шундай хоссага эга) унинг тузи (ZnSO4) эритмасига туширилса, рух электроди ҳосил боʻлади ва электродда металлнинг сирти билан эритма сирти чегарасида электрокимёвий реакция боради. Бу реакция натижасида Zn пластинкаси таркибидаги рух атомлари 2 тадан электрон чиқариб оксидлана бошлайди: Znº — 2ē → Zn+2. Электронлар металл пластинкасида қолади, эритмага Zn+2 ионлари ўтади. Натижада эритма билан металл пластинка сиртида қўш электр (металл манфий ва эритма мусбат) зарядли қават ҳосил бўлади. Ҳосил боʻлган қоʻш электр қаватда зарядларни бир нуқтадан иккинчи нуқтага коʻчиши рўй беради.
Эритма билан металл пластинкаси сирт чегараларида заряднинг (ёки электронларнинг) бир нуқтадан иккинчи нуқтага кўчиши туфайли бажарилган иш- шу металл (ион)нинг оксидланиш потенциали дейилади. Ҳар қандай элемент (ион) нинг оксидланиш потенциали E оксид/қайт ҳолида белгиланади ва «вольт — v», «милливольт-mv» бирликларда оʻлчанади.
Ҳар бир электрод потенциалининг қиймати элементнинг ёки эритмадаги ионнинг табиати, миқдори (концентрацияси) ва температурага боғлиқ. Бу боғланишини Нернст тенгламаси орқали ифодалаш мумкин:
Бу ерда: E-оксидланиш потенциали, v;
Eº оксид/қайт стандарт оксидланиш потенциали, v;
R-газ доимийси 8,314 Ж (мол·К);
T — мутлақ температура (стандарт шароит учун), T=298 K (t=25°C);
n- берилган ёки қабул қилинган электронлар сони;
F — Фарадей сони, 96500 Кл;
[оксид] — модданинг оксидланган шакли концентрацияси, мол/л. [қайт] модданинг қайтарилган шакли концентрацияси, мол/л.
Агар R, T, F ларнинг сон қийматларини оʻрнига қўйсак, Нернст формуласи қуйидаги кўринишга келади:
Металл электродларида қайтарилган шакл металл атомига тўғри келгани учун тенгламадаги [қайт] = [Меº] = 1 мол/л га тенг, деб қабул қилинади ва у ҳолда Нернст тенгламаси:
Стандарт оксидланиш потенциали
Нернст тенгламасига коʻра, агар эритмада потенциал ҳосил қилувчи ион (Me+n) нинг концентрацияси [Me+n] = 1 мол/л боʻлса, у ҳолда lg[Me+n] = Ig1= 0 боʻлади ва шу сабабли E оксид/қайт= Eº бўлади. Бошқача айтганда, стандарт оксидланиш потенциали — бу 25°C да эритмада потенциал ҳосил қилувчị ион концентрацияси «1 мол/л»га тенг бўлганда юзага келадиган электрод потенциалидир. Алоҳида олинган электрод потенциалининг мутлақ қийматини аниқлаш мумкин эмас. Бундай усул шу пайтгача яратилгани ёъқ.
Шу сабабли кимёвий элемент (ион)нинг оксидланиш потенциали қиймати нормал водород электроди (НВЕ) потенциалига нисбатан аниқланади. Стандарт оксидланиш потенциалининг қийматларидан фойдаланиб оксидловчи ва қайтарувчиларни ҳамда уларнинг кучини аниқлаш, оксидланиш- қайтарилиш реакциялари ёъналишини, гальваник элементларнинг электр юритувчи кучи (ЭЮК)ни ҳисоблаш мумкин.
Стандарт водород электроди
H₂SO₄ эритмасига ([H+] = 1 мол/л) туширилган ва сиртига H₂- гази (PH₂ = 101,3 кПа) юттирилган платина пластинкасидан иборат электрокимёвий системадир. Бу электродда қуйидаги оксидланиш:
(Pt)H₂º — 2ē → 2H+
ва қайтарилиш: 2H+ + 2ē → H₂° (Pt), яъни H2 — 2ē ⇄2H+ қайтар реакция боради. Бу электроднинг шартли кимёвий формуласи — (Pt)H₂/ (H₂SO₄). Агар НВЕ билан оксидланиш потенциали Эº оксид/қайт> 0 боʻлган ярим элемент (электрод) жуфтланиб уланса, водород электродида водород гази оксидланади ва эритмада H+ — ионлари миқдори кўпаяди:
H2° — 2ē → 2H+
Агар аксинча, E° < 0 боʻлган ярим элемент (электрод) — НВЕ билан жуфтлаштириб уланса, водород электродида водород ионлари қайтарилади ва H₂- гази ҳосил боʻлади:
2H+ + 2ē → H2°
Ҳар қандай элемент (ион)нинг оксидланиш потенциалини аниқлаш учун НВЕ ва потенциали аниқланиши зарур бўлган элементдан иборат электрокимёвий система гальваник элемент тузилади. Бу гальваник элемент НВЕ потенциали билан потенциали аниқланаётган ярим элемент оксидланиш потенциали қийматлари фарқига тенг электр юритувчи куч (EYUK)ни ҳосил қилади.
ΔΕ = ΕYUK = En.v.e ± EMen+=0 ± EMen+
Бу EYuK нинг қиймати потенциали аниқланаётган электрод ёки ионнинг оксидланиш потенциали сифатида қабул қилинади. Агар иккинчи ярим элемент сифатида ўз тузи эритмасига туширилган металл пластинкаси (M : НВЕ билан Cu/CuSO4 мис электроди) 4 уланса, аниқланадиган потенциал металл электрод-потенциали (масалан, Cu- электроди потенциали) дейилади.
Агар ярим элемент-инерт электрод (Pt) ва оксидланиш-қайтарилиш жуфтi (M: MnO4— + H+ →Mn+2 + H₂O) дан иборат бўлса, бу ҳолда аниқланган потенциал оксидланиш-қайтарилиш ёки «редокс» потенциали деб айтилади. Шу усул билан аниқланган оксидланиш потенциаллари қиймати ҳар бир ионнинг оксидловчилик ёки қайтарувчилик хоссасини аниқлашда ва оксидланиш-қайтарилиш реакцияларининг ёъналишини аниқлашда асосий катталик сифатида қўлланилади.