산화환원전위

Eh 또는 γH로 표기. 어떤 계의 전자교환에 동반하여 발생하는 전위. 반응형식에 관계없이 산화는 전자를 잃는 것, 환원은 전자를 받는 것이어서 반드시 전자의 교환을 수반한다. 가역적 산화환원계 AH₂⇌A＋2e＋2H^＋에 백금전극을 넣고 적당한 촉매계를 첨가하면 전자를 전극에 주어서 계의 환원능력의 크기에 대응하는 전위를 나타내는 반전지가 된다.

이것을 표준수소전극과 조합하여 측정해서 얻어지는 것이 그 계의 산화환원전위이다. 그 값 E_h는 산화형＋H₂⇌환원형 자유에너지(또는 평형상수), pH, 산화형과 환원형의 양비 [Ox]/[Red] 등의 인자에 의해 결정된다. pH 7의 E_h는 의 식으로 구할 수 있다. (R: 기체상수, T: 절대온도, F: 패러데이상수, n: 계의 산화환원에 관계하는 전자수).

E′₀는 산화형과 환원형이 같은 양인 경우의 E_h이며, pH 7.0에서의 이 값은 표준산화환원전위라고 하며 계에 특유한 산화환원능력을 나타내는 기준이 된다. E_h를 환원율에 대해 그래프에 표시하면 E′₀를 대칭점으로 하는 S자형 곡선을 얻을 수 있다. E_h가 높은 계는 낮은 계를 산화할 수 있고, 양자의 E_h가 같아진 곳에서 평형이 된다. 그러나 이것은 열역학적으로 일어날 수 있는 것으로, 실제로는 특히 많은 생물학적인 계에서는 효소나 전자전달체를 가하지 않으면 인정할 수 있는 정도의 반응이 진행되지 않는다.

산화환원전위는 직접전위를 측정하는 것 외에 평형상수로부터의 계산이나 산화환원지시약을 사용해서도 구할 수 있다. 일반적으로 생체 내의 전자전달은 표준전위가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로, 예를 들어 NAD→플래빈효소→시토크롬계→O₂와 같은 식으로 이루어지는 경향이 있지만, 효소의 특이성이나 저해때문에 그와 같이 되지 않는 경우도 있으며 반응성분의 농도에 따라서는 표준전위가 낮은 계가 높은 계를 산화하는 것도 있을 수 있다.

생체 산화환원계에서는 폴리페놀류나 시토크롬 c, a 등은 ＋200~300mV 부근에 있으며 0~－100mV에 시토크롬 b나 플래빈효소, －330mV에 NAD, －420mV에 페레독신이 위치하고 있다. 생세포에서 호기적인 것은 전위가 높고 혐기적인 것은 낮다. 효소의 활성이나 세포의 동화능력, 미생물의 생육 등도 산화환원전위에 영향을 받는 경우가 있다.