Кіріспе

Заттың электрондарды алу немесе жоғалту үрдісін өлшеу Редокстық потенциал (оксидациялық / редукциялық потенциал, ОРП, pe, немесе) - химиялық түрдің электрондардан электрондарды алу немесе электрондардан электрондарды жоғалту үрдісін өлшеу және осылайша тиісінше азаю немесе окистену. Редокс потенциалы вольтпен (V) көрсетіледі. Әрбір түрдің өзінің ішкі редокстық потенциалы бар; мысалы, редукциялық потенциал неғұрлым оң болса (электрохимиядағы жалпы формализмге байланысты редукциялық потенциал жиі қолданылады), түрдің электрондарға жанастылығы және азаюға бейімдігі соғұрлым жоғары болады.

Өлшем және түсіндіру

Сулы ерітінділерде редокстық потенциал - реакция кезінде ерітіндіде электрондарды алу немесе жоғалту үрдісінің өлшемі. Басқа молекулаға қарағанда жоғары (ерекше оң) редукция потенциалы бар ерітінді осы молекуладан электронды алуға бейім болады (яғни осы басқа молекуланы тотықтандыру арқылы азаяды), ал төмен (ерекше теріс) редукция потенциалы бар ерітінді басқа заттарға электронды жоғалтуға бейім болады (яғни басқа затты азайту арқылы тотықтайды). Абсолютті потенциалдарды дәл өлшеу мүмкін емес болғандықтан, редукциялық потенциалдар эталондық электродқа қатысты анықталады. Сулы ерітінділердің редукциялық потенциалдары ерітіндімен жанасатын инертті сенсорлық электрод пен тұз көпір арқылы ерітіндіге қосылған тұрақты эталондық электродтың потенциалдық айырмасын өлшеу арқылы анықталады. Сенсорлық электрод электронды эталондық жарты жасушаға немесе одан электронды көшіру үшін платформа ретінде қызмет етеді; әдетте платинадан жасалады, бірақ алтын мен графитті де қолдануға болады. Анықтамалық жарты жасуша белгілі потенциалдың окистендіру-қайта қалпына келтіру стандартынан тұрады. Стандартты сутек электроды (ССЭ) - барлық стандартты redox потенциалдарын анықтайтын эталон, оған 0.0 В кездейсоқ жарты жарым жасуша потенциалы тағайындалған. Алайда, ол әлсіз және әдеттегі зертханалық пайдалану үшін практикалық емес. Сондықтан күміс хлориді және қаныққан каломель (SCE) сияқты басқа тұрақты эталондық электродтар көбірек сенімділігі үшін қолданылады. Сулы ерітінділерде редокстық потенциалды өлшеу салыстырмалы түрде қарапайым болса да, көптеген факторлар оның түсіндіруін шектейді, мысалы ерітінді температурасы мен pH әсері, кері қайтарылмайтын реакциялар, баяу электрод кинетикасы, тепе-теңдіктің болмауы, бірнеше редокстық жұптардың болуы, электродтық улану, шағын алмасу токтары және инерттік редокстық жұптар. Нәтижесінде, практикалық өлшеулер есептелген мәндермен сирек сәйкес келеді. Дегенмен, азайту әлеуетін өлшеу олардың абсолютті мәнін анықтаудың орнына жүйедегі өзгерістерді бақылауда (мысалы, процессті басқару және титрлеу) талдау құралы ретінде пайдалы болып шықты.

Биохимия

Көптеген ферменттік реакциялар окистену-редукция реакциялары болып табылады, онда бір қосылыс окистеніп, басқа қосылыс азаяды. Организмдердегі тотық-редукция реакцияларын жүргізу қабілеті қоршаған ортаның тотық-редукция жағдайына немесе оның редукция әлеуетіне байланысты. Редокс қоректік заттардың, әсіресе металл иондардың ерігіштігіне әсер етеді. Өздерінің зат алмасуын қоршаған ортаға бейімдей алатын организмдер бар, мысалы факультативті анаэробтар. Факультативті анаэробтар оң ЭH мәндерінде және теріс ЭХ мәндерінде азот және сульфаттар сияқты оттегісі бар органикалық емес қосылыстар болған кезде белсенді болуы мүмкін. Биохимияда белгілі бір биохимиялық редокстық реакцияның мүмкіндігін жеңіл бағалау үшін биологиялық және жасушалық сұйықтықтардың pH-ға жақын pH 7 деңгейінде есептелген стандартты редукциялық потенциалдар немесе формальды потенциалдар (, суперскрипттегі негізгі белгімен белгіленеді) қолданылады. Оларды стандартты жағдайда анықталған жалпы стандартты азайту потенциалдарымен шатастыруға болмайды (;), әр еріген түрдің концентрациясы 1 М болып қабылданады, және осылайша .

Қоршаған орта химиясы

Қоршаған орта химиясы саласында редукция потенциалы су мен топырақта тотығу немесе редукциялау жағдайларының кең таралғандығын анықтау үшін және суда еріген металдар сияқты әр түрлі химиялық түрлердің күйін болжау үшін қолданылады. судағы pe мәндері 12 мен 25 аралығында болады; судың өзі кеміп немесе тотығатын деңгейлер.

Су сапасы

Оксидті азайту потенциалын (ОРП) су сапасын бақылау жүйелерінде дезинфекциялау потенциалын бір ғана өлшеммен өлшеудің пайдасымен қолдануға болады, бұл дезинфекциялау құралының қолданылған дозасына қарағанда тиімді белсенділігін көрсетеді. Мысалы, E. coli, Salmonella, Listeria және басқа патогендердің ORP 665 мВ-дан жоғары болған кезде 30 секундтан аз өмір сүру уақыты бар, ал ORP 485 мВ-дан төмен болған кезде 300 секундтан астам.

Геохимия және минералогия

EhpH (Пурбай) диаграммалары тау-кен және геологияда минералдар мен еріген түрлердің тұрақтылық өрістерін бағалау үшін жиі қолданылады. Минералды (қатты) фаза элементтің ең тұрақты түрі деп болжанатын жағдайларда, бұл диаграммалар сол минералды көрсетеді. Болжалған нәтижелердің барлығы термодинамикалық (теңдік күйдегі) бағалаулардан болғандықтан, бұл диаграммаларды абайлап қолдану керек. Минералдың пайда болуы немесе оның еріуі белгілі бір жағдайларда болады деп болжауға болады, бірақ процесс өте баяу болғандықтан, іс жүзінде елемеуге болатын процесс болуы мүмкін. Сондықтан кинетикалық бағалауды бір уақытта жүргізу қажет. Дегенмен тепе-теңдік жағдайларын өздігінен өзгерістердің бағытын және олардың артында тұрған қозғаушы күшінің шамасын бағалау үшін пайдалануға болады.