Frost-Diagramm

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Ein Frost-Diagramm (auch Frost-Ebsworth-Diagramm oder Oxidationszustands-Diagramm, nicht zu verwechseln mit einem Frost-Musulin-Diagramm) ist eine grafische Darstellung von Reduktionspotentialen von Halbreaktionen – jeweils für die verschiedenen Oxidationsstufen eines Elements.^[1] Mithilfe eines Frost-Diagramms kann die thermodynamische Stabilität der Oxidationsstufen eines Elementes anschaulich dargestellt und diskutiert werden.^[2] Zum Beispiel kann so leicht erkannt werden, welche Oxidationsstufe thermodynamisch am stabilsten ist, oder welche zur Komproportionierung oder Disproportionierung neigen.^[1][2]

Sie wurden von Arthur Frost im Jahre 1951 als Alternative zu Latimer-Diagrammen vorgeschlagen^[3] und 1964 durch Ebsworth bekannter gemacht.^[4] Es wird ein kartesisches Koordinatensystem verwendet, wobei auf der Abszisse (x-Achse) die Oxidationszahl steht und auf der Ordinate (y-Achse) üblicherweise ${\displaystyle zE}$-Werte der Halbreaktion einer Oxidationsstufe zur Oxidationsstufe ${\displaystyle 0}$ (z. B.: ${\displaystyle \!\ \mathrm {V} ^{2+}\!/\mathrm {V} ^{0}}$). Der Wert ${\displaystyle zE}$ ist direkt proportional zur freien Enthalpie ${\displaystyle \Delta G}$ nach:

${\displaystyle \Delta G=-zFE\ \Rightarrow {\frac {-\Delta G}{F}}=zE}$

wobei ${\displaystyle z}$ die Zahl der übertragenen Elektronen und ${\displaystyle F=96485{\rm {\ C\cdot mol^{-1}}}}$ die Faraday-Konstante ist. Die Potentialdaten können sich auf elektrochemische Standardbedingungen (${\displaystyle 25\,^{\circ }\!\mathrm {C} \,,}$ ${\displaystyle \mathrm {pH} =0\,,}$ ${\displaystyle \!\ c=1\ \mathrm {mol} /\mathrm {L} }$) beziehen oder auf beliebige andere angegebene Bedingungen (beispielsweise ${\displaystyle \mathrm {\!\ pH=14} }$).

1. ↑ ^{a b} Michael Binnewies, Maik Finze, Manfred Jäckel, Peer Schmidt, Helge Willner Geoff Rayner-Canham: Allgemeine und Anorganische Chemie. 3., vollständig überarbeitete Auflage. Berlin 2016, ISBN 978-3-662-45067-3, S. 306–308. 
2. ↑ ^{a b} Peter W. Atkins, Tina Overton, Jonathan Rourke, Mark Weller, Fraser Armstrong, Mike Hagerman: Shriver & Atkins' inorganic chemistry. 5th ed Auflage. Oxford University Press, Oxford 2010, ISBN 978-0-19-923617-6, S. 164–168, 387, 391, 434, 437, 594. 
3. ↑ Arthur Atwater Frost: Oxidation Potential-Free Energy Diagrams. In: American Chemical Society ACS (Hrsg.): Journal of the American Chemical Society (JACS). Band 73, Nr. 6, 1951, S. 2680–2682, doi:10.1021/ja01150a074 (englisch). 
4. ↑ Evelyn Algernon Valentine Ebsworth: A Graphical Method Representing the Free Energies of Oxidation-Reduction Systems. In: RSC (Hrsg.): Education in Chemistry. Band 1, 1964, S. 123.