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Elektrodenpotenzial und Normalpotenzial
 
Taucht man einen Kupferstab in eine Kupfer(II)-salzlösung, gehen Kupfer-Ionen in Lösung, während am Kupferstab die dabei gebildeten Elektronen verbleiben. Dadurch baut sich ein elektrochemisches Potenzial auf. Dieses verhindert die weitere Bildung von Kupfer-Ionen, nach einiger Zeit stellt sich ein Gleichgewicht ein. In der Elektrochemie wird ein solches Element, bestehend aus einer Kupferelektrode und der entsprechenden Salzlösung, als Halbzelle bezeichnet (Cu/Cu2+).
 
Cu im Gleichgewicht zu   Cu2+ +  2 e
 
Das Gleichgewicht ist von der Konzentration der Kupfer-Ionen in der Lösung und von der Temperatur abhängig. Die Elektronen im Kupfer-Stab bewirken einen Elektronendruck, die Elektronen könnten mit Hilfe eines elektrischen Leiters abgeleitet werden. Je besser ein Metall oxidierbar ist, umso mehr Ionen in der Lösung werden gebildet und umso höher ist der Elektronendruck im Metallstab. Bei einer Zn/Zn2+-Halbzelle ist der Elektronendruck im Zink-Stab daher höher als im Kupfer-Stab. Verbindet man die beiden Halbzellen (Cu/Cu2+und Zn/Zn2+) mit Hilfe einer elektrisch leitfähigen Brücke, fließen Elektronen vom Zink-Stab zum Kupfer-Stab. Es entsteht eine messbare, elektrische Spannung. Die absoluten Elektrodenpotenziale der einzelnen Halbzellen können nicht gemessen werden, es benötigt immer zwei Halbzellen.


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Um damit arbeiten zu können, wurde als Bezugspunkt die Normalwasserstoffelektrode gewählt. Eine Platin-Elektrode taucht in eine 25° Celsius warme Säure-Lösung mit der Konzentration von 1 Mol pro Liter bei pH=0 und wird von Wasserstoff bei einem Druck von 1,013 Bar (oder 101,3 Kilopascal) umspült. Diese Halbzelle erhält das festgelegte Elektrodenpotenzial von E0 = 0,00 Volt als Referenzspannung. Das Normalpotenzial der anderen Halbzellen wird immer relativ zur Normalwasserstoffelektrode gemessen. Edle Metalle stehen in der Tabelle unterhalb des Bezugspunktes, sie lassen sich schwer oxidieren, sie geben wenig Ionen in die Lösung ab und bilden in der Elektrode einen niedrigen Elektronendruck aus.

  
 
Name
des Metalls
Halbreaktion
Reduktion
Halbreaktion
Oxidation
Normalpotenzial *)
(E0 pro Volt bei 25° Celsius)
Lithium
Li
Li+  +  e
−3,04
Caesium
Cs
Cs+  + e
−3,03
Rubidium
Rb
Rb+  + e
−2,98
Francium
Fr
Fr+  + e
−2,90
Kalium
K
K+  + e
−2,93
Barium
Ba
Ba2+  +  2e
−2,91
Strontium
Sr
Sr2+  +  2e
−2,90
Calcium
Ca
Ca2+  +  2e
−2,87
Radium
Ra
Ra2+  +  2e
−2,80
Natrium
Na
Na+  + e
−2,71
Lanthan
La
La3+  +  3e
−2,38
Magnesium
Mg
Mg2+  +  2e
−2,37
Cer
Ce
Ce3+  +  3e
−2,34
Uran
U
U3+  +  3e
−1,80
Aluminium
Al
Al3+  +  3e
−1,66
Titan
Ti
Ti2+ + 2e
−1,63
 Mangan
 Mn
 Mn2+  +  2e
−1,19
Vanadium
V
V2+  +  2e
 −1,18
Niob
Nb
Nb3+  +  3e
−1,10
Chrom
Cr
Cr2+  +  2e
−0,91
Zink
Zn
Zn2+  +  2e
−0,76
Chrom
Cr
Cr3+  +  3e
−0,74
Gallium
Ga
Ga3+  +  3e
−0,55
Eisen
Fe
Fe2+  +  2e
−0,45
Cadmium
Cd
Cd2+  +  2e
−0,40
Indium
In
In3+  +  3e
−0,34
Cobalt
Co
Co2+  +  2e
−0,28
Nickel
Ni
Ni2+  +  2e
−0,26
Molybdän
Mo
Mo3+  +  3e
−0,20
Zinn
Sn
Sn2+  +  2e
−0,14
Blei
Pb
Pb2+  +  2e
−0,13
Wolfram
W
W3+  +  3e
−0,10
Eisen
Fe
Fe3+  +  3e
−0,04
Wasserstoff
H2
2H+  +  2e
 0,00
Rhenium
Re
Re3+ +  3e
+0,30
Kupfer
Cu
Cu2+  +  2e
+0,34
Ruthenium
Ru
Ru2+  +  2e
+0,46
Kupfer
Cu
Cu+  + e
+0,52
Thallium
Tl
Tl3+  +  3e
+0,74
Rhodium
Rh
Rh3+  +  3e
+0,76
Silber
Ag
Ag+  + e
+0,80
Quecksilber
Hg
Hg2+  +  2e
+0,80
Palladium
Pd
Pd2+  +  2e
+0,96
Iridium
Ir
Ir3+  +  3e
+1,16
Platin
Pt
Pt2+  +  2e
+1,18
Gold
Au
Au3+  +  3e
+1,50
Gold
Au
Au+  + e
+1,69
 
 
 
*) gerundet auf 2 Stellen
nach dem Komma
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