Активная реакция среды и окислительно-восстановительный потенциал

Содержание
  1. Жесткость и окислительно-восстановительный потенциал воды – как применить в растениеводстве
  2. Мы часто слышим словосочетание «жесткая вода», мы даже знаем, что если в чайнике налет или сохнет кожа после душа, то вода жесткая. Но что же это значит с точки зрения науки?
  3. Если уж мы начали с определения понятий, то расскажите, что такое карбонатная жесткость?
  4. В потребительском сознании (спасибо рекламе) плотно засело мнение, что жесткая вода равно плохая. Потому что она сушит кожу и ломает стиральные машины. Так ли это?
  5. В выращивании растений вопрос о жесткости не стоит: вода не должна быть очень жесткой, чтобы не было переизбытка солей. Но как избавиться от жесткости?
  6. А как же отстаивание водопроводной воды? Это как-то влияет на жесткость?
  7. Хорошо! Вернемся к вопросу жесткости. Как мне узнать, сильно жесткая у меня вода или сильно мягкая? Могу ли я для этих целей использовать TDS (EC)- метры, ведь они тоже измеряют уровень солей?
  8. А аэрирование воды как-то влияет на жесткость? Зачем вообще воду аэрируют в гидропонных системах?
  9. А как-то связаны жесткость и кислотность между собой и можно ли узнать один показатель, зная другой?
  10. С жесткостью разобрались, спасибо, а что насчет страшного словосочетания окислительно-восстановительный потенциал. Кого вода может окислять или восстанавливать?
  11. Если ОВП и рН связаны, можно ли влиять на ОВП, изменяя рН?
  12. Действительно ли есть такие понятия как «живая» и «мертвая» вода? Что это значит?
  13. Как эти знания помогут в получении большого урожая?
  14. Потенциал
  15. Уровень рН и окислительно-восстановительный потенциал
  16. Окислительно восстановительный потенциал питьевой воды. ОВП | Здоровая жизнь
  17. Не знаете где можно взять правильную воду? Я подскажу!
  18. Окислительно — восстановительный потенциал
  19. Окислительно-восстановительный потенциал
  20. Итак, Как определить ЭДС реакции?
  21. Константа равновесия.
  22. Как составить схему гальванического элемента?
  23. Окислительно-восстановительный потенциал (Eh)
  24. Влияние окислительно-восстановительного потенциала питьевой воды на здоровье

Жесткость и окислительно-восстановительный потенциал воды – как применить в растениеводстве

Активная реакция среды и окислительно-восстановительный потенциал

Оригинал статьи https://dzagigrow.ru/blog/zhestkost-i-okislitelno-vosstanovitelnyy-potentsial-vody-kak-primenit-v-rastenievodstve/

Вода — самое распространенное вещество на земле. Из этого вещества более чем на три четверти состоит и организм человека, и растения. Именно в воде растворяются нужные растению вещества. Чтобы создать сбалансированное питание для своих растишек, нужно знать основные свойства воды.

В этой статье мы не будем говорить об уже всем известным показателям, таким как pH или EC или ppm. Об этом вы можете прочитать в нашей статье.

В данной статье мы поговорим о том, чего вы еще не знали о жесткости воды и ее окислительно-восстановительном потенциале: о том, что такое временная и постоянная жесткость, о мертвой и живой воде, об оксидантах и антиоксидантах.

Для подготовки этой статьи мы пошли за помощью к химику, на завод, производящий удобрения.

Мы часто слышим словосочетание «жесткая вода», мы даже знаем, что если в чайнике налет или сохнет кожа после душа, то вода жесткая. Но что же это значит с точки зрения науки?

Жесткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жесткости»).

Вода с большим содержанием таких солей (свыше 300 ppm) называется жесткой, с малым содержанием (до 100, 150, а иногда и считается 200 ppm) — мягкой.

Термин «жесткая» по отношению к воде исторически сложился из-за свойств тканей: после стирки в такой воде белье было жёсткое на ощупь.

Это объясняется с одной стороны химическими процессами между мылом и солями в воде, а с другой – способностью ткани притягивать к себе частицы магния и кальция.

Если уж мы начали с определения понятий, то расскажите, что такое карбонатная жесткость?

Различают:

  • временную (карбонатную) жесткость или KH, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния (Са(НСО3)2 ; Mg(НСО3)2);
  • постоянную (некарбонатную) жесткость или GH, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов кальция и магния (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2). 

Общая жесткость – есть сумма временной и постоянной жесткостей. То есть общая жесткость = KH + GH.

В потребительском сознании (спасибо рекламе) плотно засело мнение, что жесткая вода равно плохая. Потому что она сушит кожу и ломает стиральные машины. Так ли это?

Так же, как и использование очень жесткой воды, использование слишком мягкой воды может навредить вашей технике. Например, приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жесткость.

Потребление жесткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья. Однако есть данные о том, что высокая жесткость способствует образованию мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Тем не менее вкус природной питьевой воды, например, воды родников, обусловлен именно присутствием солей жесткости.

Жесткость природных вод может варьироваться в довольно широких пределах и в течение года непостоянна. Увеличивается жесткость из-за испарения воды, уменьшается в сезон дождей, а также в период таяния снега и льда.

В выращивании растений вопрос о жесткости не стоит: вода не должна быть очень жесткой, чтобы не было переизбытка солей. Но как избавиться от жесткости?

Временную (карбонатную) жесткость уменьшают, а точнее, устраняют, кипячением, известью, осмосом, добавляют «дистиллят» или талую воду, используют природные добавки. Расскажу подробнее.

1. Кипячение. В формулах это выглядит так:

Са(НСО3)2 =СаСО3↓ + Н2О + СО2↑Mg(НСО3)2 = MgСО3↓+ H2O+ СО2↑

При длительном кипячении растворимые гидрокарбонаты кальция и магния (Са(НСО3)2 и Mg(НСО3)2) переходят в нерастворимые карбонаты и выпадают в осадок – это та самая накипь на чайнике. Именно поэтому карбонатную жесткость называют также временной жесткостью.

2. Добавлением гашеной извести. В формулах это выглядит так:

Са(НСО3)2 + Са (ОН)2 =2CaCO3↓ + 2H2OMg(НСО3)2 + 2Са(ОН)2 = Mg(OH)2 + 2CaCO3↓+ 2H2O

Опять же кальций и магний выпадают нерастворимым осадком, высвобождая чистую воду.Количественно временную жесткость характеризуют содержанием гидрокарбонатов, удаляющихся из воды при ее кипячении в течение часа. Жесткость, остающаяся после такого кипячения, и называется постоянной.

Кстати, если говорить не о временной, а о постоянной жесткости. Постоянную (некарбонатную) жесткость устраняют добавлением карбоната натрия Na2CO3 (бельевой соды), важно отличать пищевую соду – гидрокарбонат натрия (NaHCO3) и бельевую – карбонат натрия (Na2CO3). Для наглядности смотрим формулу:

CaCl2 + Na2CO3 =CaCO3↓ + 2NaClMgSO4 + Na2CO3 =MgCO3 ↓+ Na2SO4

В целях одновременного устранения обоих видов жесткости применяют смесь гашеной извести и бельевой соды – содово-известковый метод.

3. Использование фильтра обратного осмоса. Это простой, но эффективный способ сделать воду менее жесткой.

Некоторый считаю, что из осмоса можно получить дистиллированную воду, но это заблуждение. Бытовые фильтры не имеют такой степени очистки.

4. Используют или добавляют дистиллированную воду, которая продается в магазинах. Или используют дождевую, снеговую, талую воду из холодильника (должна быть чистой, без мути и примесей).

5. Природными смягчителями воды являются быстрорастущие растения: элодея, роголистник, наяс, валлиснерия. Но это уже малоприменимая история, да и я о ней только слышал.

Некоторым требуется увеличить именно временную жесткость. Это можно сделать путем добавления чайной ложки пищевой соды на 50 литров, что увеличит показатели на 4d KH. А две чайные ложки карбоната кальция на 50 литров воды увеличат одновременно KH и GH на 4 градуса.

А как же отстаивание водопроводной воды? Это как-то влияет на жесткость?

Водопроводная вода для того, что бы в ней не размножались различные микроорганизмы, хлорируется. Хлор – элемент с очень узким диапазоном усваивания растениями.

Другими словами, он нужен, но в крайне малых количествах, а небольшая передозировка ведет к гибели растения.

Ввиду того, что хлор – летучий газ, при отстаивании он покидает воду, а те количества, которые остаются после суток отстаивания, уже безопасны. На уровень жесткости отстаивание никак не влияет.

Хорошо! Вернемся к вопросу жесткости. Как мне узнать, сильно жесткая у меня вода или сильно мягкая? Могу ли я для этих целей использовать TDS (EC)- метры, ведь они тоже измеряют уровень солей?

TDS (EC) – метры определяют общую минерализацию воды. Т.е. он “видит” вообще все соли (на самом деле там не все так просто, но это уже дебри). А жесткость – характеризуется только двумя – ионами кальция и магния. Если придумать доступный пример, то это можно сравнить со светом. Есть прибор – люксметр, который определяет количества света.

Он нам выдаст какой-то определенный результат. Свет – есть сложный спектр множества длин волн, каждой из которой соответствует определенный цвет. Но сколько в этом общем значении приходится, скажем, только на зеленый цвет мы сказать с помощью люксметра не сможем. Так же и с ЕС и жесткостью.

Жесткость – есть одно из слагаемых в общей сумме минерализации, результат которой нам дает ЕС-метр.

Однако нет повода для грусти – кальций и магний – необходимые для жизни растений элементы. Так, например, плоды томатов и перцев при недостатке кальция начинают трескаться и покрываться шрамами. (Прим. Ред.: О том, как определить каких элементов не хватает, а каких в избытке читайте в нашей статье).

Жесткая вода для полива растений используется наравне со смягченной, нужно только учитывать тот факт, что в жесткой воде уже есть достаточное количество ионов кальция и магния, и вам необходимо выбирать удобрения с пониженным содержанием этих элементов. Многие производители удобрений имеют в своей линейке удобрения как для мягкой, так и для жесткой воды, где составы подобраны правильным образом с учетом как содержания кальция и магния в жесткой воде, так и других факторов.

Кстати! Я до сих пор не вижу в гроушопах ни GH-тестов, ни KH-тестов. Ни GH, ни KH, ни общую жесткость нельзя измерить обычным EC-метром.

А аэрирование воды как-то влияет на жесткость? Зачем вообще воду аэрируют в гидропонных системах?

Растворы аэрируются, главным образом, для насыщения их кислородом. Т. к. корни растений в этих системах не защищены ничем и, если не будет хватать кислорода, то на них будут размножаться паразитные микроорганизмы, которые, как минимум, снизят урожай, и, как максимум, приведут к гибели растения.

Второй момент при аэрации происходит насыщение раствора углекислым газом из воздуха.

Углекислый газ, хоть и содержится в небольших концентрациях, может образовывать с солями, входящими в состав удобрений, различные карбонаты и гидрокарбонаты (K2CO3, KHCO3), в результате чего рН раствора будет повышаться.

Для стабилизации рН необходимо использовать рН-корректоры, в их составе присутствуют буферные агенты. Они в свою очередь сгладят (в идеале, не допустят) сдвиг рН.

Третье – это чисто физический момент (если мы говорим про DWC-системы). Когда растение только высажено, и оно не обзавелось мощной корневой системой, субстрат сбрызгивается раствором снизу от лопающихся пузырей воздуха. Этого количества воды достаточно для молодого растения, а также стимулирует корни расти вниз, туда где вода.

Как вы видите, на жесткость аэрация не влияет. (Прим. Ред.: Подробнее об аэрации питательного раствора читайте в нашей статье)

А как-то связаны жесткость и кислотность между собой и можно ли узнать один показатель, зная другой?

Жесткость и кислотность воды между собой не связаны, т. к. отображают разные характеристики среды. Если сравнить с человеком, то два показателя – уровень артериального давления и уровень сахара в крови. Они влияют друг на друга? Да, но крайне нелинейно, и посчитать одно, зная другое, не представляется возможным. 

Жесткость – это, грубо говоря, концентрация ионов кальция и магния, просто выраженная в собственных единицах (градусах). рН – это тоже концентрация, но ионов водорода (только логарифм этой концентрации, поэтому он и называется “показатель”, т.к. он безразмерный), рН= -lg([H+]), где [Н+] – это концентрация ионов водорода.

С жесткостью разобрались, спасибо, а что насчет страшного словосочетания окислительно-восстановительный потенциал. Кого вода может окислять или восстанавливать?

Основными процессами, обеспечивающими жизнедеятельность любого организма, являются окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции, связанные с передачей или присоединением электронов.

Во время окислительных или восстановительных реакций изменяется электрический потенциал окисляемого или восстанавливаемого вещества: одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно, – восстанавливается.

Разность электрических потенциалов между ними и есть окислительно-восстановительный потенциал ОВП, РЕДОКС-потенциал (от англ. redox – REDuction/OXidation).

ОВП воды – это показатель ее окислительных (кислотных) либо восстановительных (щелочных) качеств. ОВП характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т. е.

реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов.

При положительном ОВП – вода захватывает и присоединяет электроны тех веществ, с которыми вступает в реакцию (окисляет), а при отрицательном – отдает электроны (восстанавливает).

ОВП обозначается как Eh и выражается в милливольтах (мВ). В такой системе значение ОВП может иметь как положительное, так и отрицательное значение. ОВП также может обозначается как rH, который не стоит путать с pH.

Отношение компонентов-окислителей к компонентам-восстановителям определяет показатель ОВП, который находится в прямой зависимости с этим отношением.

Наибольшей окислительной способностью обладает кислород, а восстановительной — водород, но это далеко не единственные окислители и восстановители.

Значение ОВП для каждой окислительно-восстановительной реакции может иметь как положительное, так и отрицательное значение.

Окислительно-восстановительный потенциал зависит от температуры и тесно связан с рН. Чем выше ОВП, тем ниже рН.

Если ОВП и рН связаны, можно ли влиять на ОВП, изменяя рН?

ОВП и рН действительно связаны между собой по формуле rH2 = Eh/0,029 + 2 pH. ОВП зависит не только от рН, но и от равновесного окислительно-восстановительный потенциала в текущих условиях – Eh, который в свою очередь нелинейно зависит от рН.

Другими словами, из трех неизвестных мы знаем только два. Есть специальные приборы, которые измеряют Eh. Имея на руках значение рН и Eh, мы можем посчитать rH2. Также существуют и приборы, которые определяют сам показатель ОВП. Для измерения ОВП применяют ОВП-метры, редокс-метры или rH-метры, что в сущности одно и то же.

Действительно ли есть такие понятия как «живая» и «мертвая» вода? Что это значит?

В природной воде значение ОВП может иметь как положительное, так и отрицательное значение и колеблется от – 400 мВ до + 700 мВ.

Когда значение ОВП положительно, то свойства воды окислительные. Такие показатели наиболее часто встречаются в поверхностных водах. Вода, обладающая ярко выраженными кислотными свойствами называется «мертвой» водой. Ее ОВП может достигать +800+1000 мВ. «Мертвая» вода является сильнейшим окислителем и этим объясняются ее дезинфицирующие и бактерицидные свойства.

Чем более восстановлена вода, тем легче она отдает электроны, тем значение ОВП меньше, а свойства воды – восстановительные. Это типично для подземных горных источников, талой воды. Такая вода получила название «живой» воды.

«Живая» вода (щелочная) является отличным стимулятором, тонизатором, источником энергии, придает бодрость, стимулирует регенерацию клеток, улучшает обмен веществ, нормализует кровяное давление.Отрицательный ОВП природной воды – явление чрезвычайно редкое. На планете известно всего несколько мест, где есть такая вода.

ОВП же организма человека обычно колеблется от -90 мВ до -200 мВ, а ОВП обычной питьевой воды практически всегда значительно выше нуля:

– водопроводная вода от +80 мВ до +300 мВ;- вода в пластиковых бутылках от +100 мВ до +300 мВ;- колодезная, родниковая вода от +120 мВ до +300 мВ.

Данная информация означает, что при употреблении обычной питьевой воды активность электронов во внутренней среде организма выше активности электронов в ней. Т.е. такая питьевая вода забирает себе свободные электроны из биологической среды организма, т.е. является оксидантом. Это ведет преждевременному старению, хроническим болезням, хронической усталости.

И наоборот, отрицательный ОВП питьевой воды дает энергетическую зарядку клеткам, органам, системам. Электрическая энергия клеточных мембран не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, т.к. обладает биологической совместимостью по этому параметру. Питьевая вода с отрицательным ОВП – идеальный антиоксидант.

Кстати, по большой части, аквариумисты используют для измерения ОВП rH. Я думаю, этот же показатель будет очень удобным и для гидропоники. Вот, какие там показатели:

  •  rH 40-42 – максимальное окисление (чистый кислород);
  • rH 35 – сильное окисление;
  • rH 30 – незначительное окисление;
  • rH 25 – слабое окисление;
  • rH 20 – слабое восстановление;
  • rH 15 – незначительное восстановление;
  • rH 10 – сильное восстановление;
  • rH 5-0 – максимальное восстановление (чистый водород).

Почти все растения комфортно себя чувствуют при rH 25-35. Измеряется rH специальными измерителями, именуемыми rH-тестами. В гроушопах я их пока не встречал.

Как эти знания помогут в получении большого урожая?

Изменить ОВП конкретной воды довольно сложно, есть некоторые вещества, именуемые структуризаторами (шунгит, кварц или живица хвойных деревьев), которые увеличивают восстановительные свойства воды. Также можно увеличивать rH регулярной сменой воды, чисткой гидропоники, а также продувкой или использованием озона.

Но и использовать воду с чересчур окислительными свойствами вы вряд ли станете, вы просто ее не найдете. А вся водопроводная или фильтрованная вода находится в средних некритичных значениях.

Но не будет лишним, если я скажу, что чем меньше, а лучше отрицательно, значение ОВП, тем лучше. Потому что такая вода будет ближе во внутренней среде растения.

В противном случае, растению необходимо будет затратить энергию для приведения этого показателя к необходимому. Происходит это за счет антиоксидантов, если их нет, то удар приходится на клетки растения, что несомненно не хорошо для последнего.

Т. е. вода с высоким Eh забирает себе свободные электроны из биологической среды растения – является оксидантом.

И наоборот, отрицательный ОВП воды дает энергетическую зарядку клеткам, органам, системам.

Электрическая энергия клеточных мембран не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, т.к. обладает биологической совместимостью по этому параметру.

Вы спросите, насколько это важно? Вопрос остается открытым. Уже давно проводятся исследования, где проверяется, как сказывается ОВП на урожайности.

И первые выводы таковы, что вода с более восстановительными свойствами увеличивает всхожесть семян (исследование проведено на моркови), а также урожай (исследование проведено на огурцах и помидорах).

Тема еще до конца не изучена, но уже сейчас я бы хотел видеть наряду с регуляторами рН и EC (ссылка на каталог) и регуляторы ОВП тоже. Ну и KH- и GH-регуляторы, разумеется.

Но не стоит переживать, если вы не знаете уровень ОВП вашей воды, растения развиваются на положительном ОВП и довольно успешно. Главное во всем знать меру и не впадать в крайности.

Оригинал статьи https://dzagigrow.ru/blog/zhestkost-i-okislitelno-vosstanovitelnyy-potentsial-vody-kak-primenit-v-rastenievodstve/

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a446a1d57906a9a9f5f1163/5b7fc55bdff62a00aa6deaec

Потенциал

Активная реакция среды и окислительно-восстановительный потенциал

Активная реакция и окислительно-восстановительный

Активная реакция среды. Обусловлена присутствием в воде ионов Н+ и ОН-. Как известно, часть молекул воды диссоциирует на эти

Рисунок 4.6 – Схема круговорота вещества в океане (по [9])

ионы, причем произведение их концентраций есть величина постоянная, численно равная при 25 °С 10-14 г-ионов в 1 дм3воды.

В случае, когда концентрации ионов Н+ и ОН-­ равны (каждый из них содержится в количестве 10-7 г-ионов/дм3)вода нейтральная. С увеличением содержания ионов Н+ и ОН- более 10-7 г-ионов/дм3 вода будет соответственно кислой или щелочной.

Обычно в качестве показателя активной реак­ции берется не концентрация Н+, а ее десятичный логарифм с об­ратным знаком. Эта величина называется водородным показателем иобозначается символом рН. Если рН меньше 7 – вода кислая, больше 7 – щелочная, для нейтральной воды рН равен 7.

Активная реакция природных вод довольно устойчива, т.к. они благодаря присутствию карбонатов представляют собой сильно забуфференную систему. В случае отсутствия карбонатов рН воды может снижаться. Во время интенсив­ного фотосинтеза рН может подниматься до 10 и более вследствие почти полного исчезновения из воды углекислоты.

В морских водах рН обычно равен 8,1-8,4. Природ­ные воды с рН от 3,4 до 6,5 называются кислыми,с рН от 6,5 до 7,5 – нейтральными, с рН от 7,5 до 10 и выше – щелочными.

В одном и том же водоеме рН в течение суток может колебаться на 2 единицы и более: ночью рН понижается в результате подкисления воды выде­ляющимся в процессе дыхания углекислым газом, днем повышается за счет потребления углекислого газа фотосинтезирующими растениями. В грун­тах озер и болот рН обычно несколько ниже 7, в океанических осад­ках он часто бывает несколько сдвинут в щелочную сторону.

По отношению к различным концентрациям водо­родных и гидроксильных ионов гидробионты подразделяются на:

эвриионных, выдерживающих большие изменения рН;

стеноионных, обитающих в водах с колебанием рН в незначительных пределах. Среди стеноионных выделяются ацидофильные (предпочитают кислые воды), алкалифильные (обитают в щелочных водах).

Экологическое действие рН связано с изменением проницаемости наружных мембран клеток, влиянием на водно-солевой обмен, границы распространения и характер жизнедеятельности гидробионтов.

Окислительно-восстановительный потенциал. Характеризует условия протекания в среде окислительных и восстановитель­ных процессов.

В результате взаимодействия двух веществ может происходить окислительно-восстановительная реакция, приводящая к возникновению между ними разности электрических потенциалов – Еh, или редоксипо­тенциала. Величина Еh измеряется обычно милливольтами (мВ). Он тем выше, чем больше отношение концентрации компонентов, способных к окислению, к концентрации компонентов, могущих восстанавливаться.

Концентрация окисленной формы водорода (Н+) характеризуется величиной рН, концентрация восстановленной формы водорода выражается показателем rH (или rH2), представляющим собой логарифм величины давления молекулярного водорода, взятый с обратным знаком. Чем меньше величина rH, тем выше восстановительная способность среды. Таким образом, окислительно-восстановительные свойства среды могут характеризоваться как величиной редоксипотенциала Eh, так и условными единицами rH, указывающими концентрацию молекулярного водорода, способную создать данные окислительно-восстановительные условия. Чем выше редоксипотенциал, тем выше окислительная способность среды и тем выше величина r, т.е. ниже концентрация молекулярного водорода, необходимая для создания окислительно-восстановительных условий.

Связь между Eh, rH и рН выражается зависимостью:

Eh=0,029(rH-2pH).

Вода морских и пресных водоемов, содержащая значительное количество кислорода, имеет положительный Eh=300-350 мВ, т.е. является средой окисленной, и в ней величина rH=35-40. В придонных слоях воды содержание кислорода снижается, Eh становится отрицательным, rH падает до 15-12.

Величина редоксипотенциала влияет на скорость окисления сероводорода серными бактериями, на поведение гидробионтов.

Те или иные свойства воды в разных участках водоемов, водотоков проявляются в неодинаковой степени. Проникновение света, движение воды, температурный режим, кислородный баланс и др. показывают, что в различных участках водоемов свойства воды проявляются не в равной мере.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/3_13326_potentsial.html

Уровень рН и окислительно-восстановительный потенциал

Активная реакция среды и окислительно-восстановительный потенциал

Что такое ОВП?

Окислительно-восстановительный потенциал.

Одним из наиболее значимых факторов регулирования параметров окислительно-восстановительных реакций, протекающих в любой жидкой среде, является активность электронов или, иначе, окислительно-восстановительный потенциал этой среды (ОВП или Redox от англ. reduction-oxidation reaction).

Измеряется редокс-потенциал в миливольтах, причем отрицательные значения соответствуют восстановительному потенциалу, а положительные – окислительному (живая и мертвая вода).

В норме ОВП внутренней среды организма человека обычно находится в пределах от минус 100 до минус 150 милливольт (мВ), то есть внутренние среды человеческого организма находятся в восстановленном состоянии.

ОВП обычной питьевой воды (вода из под крана, питьевая вода в бутылках и пр.), измеренный таким же способом, практически всегда больше нуля и обычно находится в пределах от +200 до +300 mV (проверить в бытовых условиях можно ОВП-метром).

Указанные различия ОВП внутренней среды организма человека и питьевой воды означают, что активность электронов во внутренней среде организма человека намного выше, чем активность электронов в питьевой воде.

Если поступающая в организм питьевая вода имеет ОВП близкий к значению ОВП внутренней среды организма человека, то электрическая энергия клеточных мембран (жизненная энергия организма) не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, поскольку обладает биологической совместимостью по этому параметру.

Вода с отрицательным Окислительно-Восстановительным Потенциалом получила признание как один из лучших антиоксидантов нашего времени

Ионизированная (активированная) живая  вода при активации насыщается избыточной  энергией в виде отрицательных ионов.

Такое состояние воды нестабильно и она начинает постепенно разряжаться, буквально излучая  избыточную заряженность во все стороны. Образно говоря, прилепившиеся электроны как бы обратно “отцепляются”.

И если такую воду выпить, то она разрядиться внутри нас, насыщая  кровь  электронами, нейтрализующими свободные радикалы.

Этим и обеспечивается выраженные антиоксидантные свойства отрицательно заряженной воды.

Для справки:

  • Уксусная 5% кислота + 400 мВ (±15);
  • Кока-кола + 300 мВ (±25);
  • Вода водопроводная + 200+350 мВ;
  • Сок яблочный + 112 мВ (±15);
  • Пиво + 75 мВ (±15);
  • Кофе растворимый + 70 мВ (±15);
  • Чай черный + 65 мВ (±15);
  • Чай зеленый + 50 мВ (±15);
  • Красное вино + 50 мВ (±15);
  • Сок томатный + 36 мВ (±15);
  • Артериальная кровь имеет расчетный редокс-потенциал примерно минус 57 мВ;
  • Венозная кровь имеет расчетный редокс-потенциал примерно минус 7 мВ;
  • Материнское молоко имеет ОВП потенциал минус 70мВ.
  • Ионизированная вода ( -100-300) мВ

Питьевая вода должна иметь отрицательное значение окислительно-восстановительного потенциала (мВ), по крайней мере – 50 мВ.
Вода с ОВП = -50 мВ имеет достаточное количество отрицательно заряженных ионов для притягивания и нейтрализации действия вредных избыточных кислот.

Что такое рН?

Чтобы живой организм существовал, должны выполняться три условия.

  1. Определенное количество кислот и щелочей должно выводиться.
  2. Определенное количество кислот и щелочей должно использоваться на нужды организма.
  3. Между кислотами и щелочами должно поддерживаться определенное соотношение – так называемое кислотно-щелочное равновесие.

Для характеристики кислотно-щелочного равновесия используется рН – показатель кислотности и щелочности раствора, который определяется концентрацией ионов Н + и ОН ?. Величина рН может колебаться от 0 до 14, причем сумма ионов Н + и ОН ? будет всегда равно 14.

  • Кислый раствор имеет рН < 7.
  • Щелочной раствор имеет рН > 7.
  • рН нейтральных растворов равен 7.

Так как органы и ткани человека состоят на 70 – 80% из водного раствора, то каждый из них имеет строго определенные границы кислотности и может работать только в этих пределах. Изменение значения рН ведут к болезням и даже смерти. Особенно строго обозначены границы параметры рН для крови – 7,35 – 7,45 для артериальной и 7,4 – 7,43 для венозной. Человек может жить только при этих значениях рН. Отклонение рН крови ниже 7,3 и выше 7,5 сопровождаются тяжелейшими последствиями для организма. При рН крови 6,95 наступают потеря сознания и смерть. Если же концентрация ионов Н+ уменьшается, и рН становиться равен 7,7, наступают тяжелейшие судороги, что также может привести к смерти. Пищеварительные ферменты поджелудочной железы нормально функционируют при рН, равном 8,3. Нормальный рН секрециипечени и желчного пузыря – 7,1. рН слюны – 6,5-6,9. При окислении организма меняются в первую очередь рН слюны и мочи. Соединительные ткани имеют рН от 7,08 до 7,29. рН мышц – 6,9. Для мышечной ткани значение рН может изменяться в более широких пределах, чем для крови. Мышечная ткань нуждается в постоянном удалении кислоты. Так, при падении рН ниже 6,2 сердечная мышца перестает работать, и сердце останавливается. Для мочи характерны значения рН от 5,5 до 7. Очень важно, чтобы рН ночной мочи отличался от рН утренней и дневной. Желудочный сок имеет самый кислый рН в организме – от 1,53 до 1,67. От кислотности желудочного сока зависит активность пепсина – фермента, который катализирует гидролиз белков и способствует перевариванию мяса, колбасы, сыра и другой белковой пищи в желудке. Поэтому для нормального пищеварения необходимо, чтобы желудочный сок имел именно эти значения рН. Меняется рН – возникают болезни. Так, при язвенной болезни желудка рН понижается до 1,48.

  • Уксусная 5% кислота – 2,64;
  • Кока-кола – 3,36;
  • Красное вино (Испания) – 3,81;
  • Сок апельсиновый с высоким содержанием витамина С – 4,0;
  • Пиво “Бавария” – 4,3;
  • Сок томатный – 4,7;
  • Кофе растворимый – 5,5;
  • Минеральная вода “Бонаква” без газа – 5,58;
  • Чай черный – 6,1;
  • Чай зеленый – 6,3.

К сожалению пища современного человека содержит все больше кислот. Это не значит, что мы едим кислые на вкус продукты. Это значит, что при расщеплении нашей еды, в организме образуется гораздо больше кислот, чем щелочей.

Источник: https://water-ionizer.ru/useful-information/uroven-ph

Окислительно восстановительный потенциал питьевой воды. ОВП | Здоровая жизнь

Активная реакция среды и окислительно-восстановительный потенциал

от oleg_r · 5 июня, 2016

Окислительно-восстановительный потенциал

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) является мерой химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах.

ОВП, который так же иногда называют редокс-потенциалом (RedOx — англ. Reduction/Oxidation, ORP), характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов.

Значение окислительно-восстановительного потенциала для каждой окислительно-восстановительной реакции вычисляется по формуле Нернста с учетом рН-показателя (информация по измерению и расчетным данным ОВП крови и внутренних тканей содержится в книге В.И. Прилуцкого и В.М.

Бахира «Электрохимически активированная вода: аномальные свойства, механизм биологического действия», Москва, 1997), выражается в милливольтах и может быть как положительным, так и отрицательным. Его положительные значения означают протекание процесса окисления и отсутствия электронов.

Отрицательные значения ОВП свидетельствуют о протекании процесса восстановления и наличии электронов.

В природной воде значение ОВП обычно находится в диапазоне от — 400 до + 700 мВ, что определяется совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов. В условиях равновесия значение окислительно-восстановительного потенциала определенным образом характеризует водную среду, и его величина позволяет делать некоторые общие выводы о химическом составе воды.

В зависимости от значения ОВП различают несколько основных ситуаций, встречающихся в природных водах:

1. Окислительная. Характеризуется значениями ОВП превышающими значения + (100 — 150) мВ, присутствием в воде свободного кислорода, а также целого ряда элементов в высшей форме своей валентности (Fe3+, Mo6+, As5-, V5+, U6+, Sr4+, Cu2+, Pb2+). Такая ситуация наиболее часто встречается в поверхностных водах.

2. Переходная окислительно-восстановительная. Определяется величинами ОВП от 0 до + 100 мВ, неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием сероводорода и кислорода. В этих условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;

3. Восстановительная. Характеризуется отрицательными значениями ОВП. Такая ситуация типична для подземных вод, где присутствуют металлы низких степеней валентности (Fe2+, Mn2+, Mo4+, V4+, U4+), а также сероводород.

Самым распространенным природным окислителем является кислород. Примером окислительно-восстановительных реакций является коррозия металлов или потемнение поверхности фруктов, например, яблок.

Окислительно-восстановительные реакции происходят и в организме человека. Кислород, поступающий в организм, взаимодействуют с клетками нашего тела. Он действует как окислитель, а вместо ржавчины в организме образуются и накапливаются продукты окисления – свободные радикалы. Они ускоряют разрушение клеток, активизируют процессы физиологического старения и увядания всего организма.

Разность электрических потенциалов между взаимодействующими веществами принято называть окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП).

Вода с положительным значением ОВП имеет окислительные свойства. Такие показатели наиболее часто встречаются в поверхностных водах. Вода, обладающая ярко выраженными кислотными свойствами называется «мертвой» водой. Её ОВП может достигать +800+1000 мВ. Мертвая вода является сильнейшим окислителем и этим объясняются ее дезинфицирующие и бактерицидные свойства.

Вода с отрицательным значением ОВП имеет восстановительные свойства. Это типично для подземных горных источников, талой воды. Такая вода получила название «живой» воды.

Живая вода (щелочная) является отличным стимулятором, тонизатором, источником энергии, придает бодрость, стимулирует регенерацию клеток, улучшает обмен веществ, нормализует кровяное давление. Живая вода быстро заживляет раны, ожоги, язвы (в т.ч. желудка и 12- перстной кишки), пролежни.

Живая вода используется для лечения и профилактики остеохондроза, атеросклероза, аденомы предстательной железы, полиартрита.

Обычно ОВП организма человека колеблется в диапазоне от -90 мВ до -200 мВ, а ОВП обычной питьевой воды зачастую значительно выше нуля:

— водопроводная вода от +60 мВ до +300 мВ;— вода в пластиковых бутылках от +100 мВ до +300 мВ;

— колодезная, родниковая вода от +120 мВ до +300 мВ.

В результате окислительно-восстановительных реакций, которые постоянно протекают в организме человека, высвобождается энергия, которая впоследствии используется для поддержания гомеостаза.

Гомеостаз – это способность организма сохранять относительное динамическое постоянство своего внутреннего состояния путем проведения скоординированных реакций.

Другими словами, энергия, полученная в ходе окислительно-восстановительных реакций, расходуется для обеспечения процессов жизнедеятельности организма человека, а также для регенерации его клеток.

Ученые провели серию экспериментов, направленную на установление величины окислительно-восстановительного потенциала человеческого организма.

Для измерения окислительно-восстановительного потенциала использовался платиновый электрод, а для сравнения взяли хлорсеребряный электрон.

В результате было установлено, что в нормальном состоянии ОВП человека колеблется в диапазоне от -90 до -200 милливольт.

Аналогичным методом был измерен окислительно-восстановительный потенциал питьевой воды. Эксперименты показали, что вода обычно имеет положительный ОВП, находящийся в диапазоне от +100мВ до +400 мВ.

Причем не имеет значения, какая вода используется для питья или в пищу: водопроводная, купленная в магазинах в бутылках, очищенная при помощи различных фильтров, или с использованием установок обратного осмоса.

Проведенные измерения ОВП человека и воды указывают на то, что активность электронов питьевой воды значительно уступает активности электронов человеческого организма.

От активности присутствующих в человеческом организме электронов зависят все процессы обеспечивающие его жизнедеятельность.

Известно, что все имеющие биологическое значение системы, которые отвечают за накопление и потребление энергии, репликацию и передачу различных наследственных признаков, а также системы организма, вырабатывающие различные ферменты, содержат определенные молекулярные структуры с разделенными зарядами, между которыми образуется напряженность электрического поля в пределах 104-106 В/см. Эти поля определяют передачу зарядов в биологических системах, что в свою очередь обуславливает осуществления выбора и автоконтроля на некоторых стадиях сложнейших биохимических превращений. Активность электронов, которую и выражает окислительно-восстановительный потенциал, оказывает большое влияние на функциональные свойства электроактивных компонентов биологических систем.

Из-за разности ОВП человеческого организма и питьевой воды, при попадании воды в ткани и клетки организма, происходит окислительная реакция, в результате которой клетки человека изнашиваются и разрушаются.

Каким образом можно уменьшить или замедлить клеточное разрушение организма человека? Это вполне достижимо при соблюдении условия, что вода, которая поступает в наш организм, будет иметь свойства, соответствующие свойствам нашей внутренней среды.

То есть окислительно-восстановительный потенциал воды должен иметь значения близкие значениям ОВП человеческого организма.

Чем больше разность между значениями ОВП у человека и у выпитой им воды, тем больше требуется затрат клеточной энергии для достижения соответствия воды и внутренней среды организма.

Поэтому фразу «Ты есть то, что ты ешь» с позиций современной науки можно вполне заменить фразой: «Ты есть то, что ты пьешь».

Если ОВП питьевой воды соответствует окислительно-восстановительному потенциалу внутренней среды человека, вода усваивается клетками организма без использования электрической энергии мембран клеток.

В случае, если окислительно-восстановительный потенциал потребляемой питьевой воды имеет большее отрицательное значение, нежели ОВП внутренней среды человека, то при усвоении такой воды выделяется энергия, расходуемая клетками в качестве энергетического запаса нашей антиоксидантной защиты, которая служит основным нашего щитом организма, оберегающим его от отрицательного влияния, оказываемого вредными факторами окружающей среды.

Именно из-за дисбаланса механизмов окислительно-восстановительных процессов в человеческом организме появляются многие болезни человека. Поэтому даже обычная вода может стать вредной для ослабленного человека.

Проникая в клетки, такая вода отбирает у них электроны и тогда биологические структуры клеток под воздействием окислительной атаки разрушаются. Все это ведет к старению организма — физиологические системы и органы быстрее изнашиваются, накапливается хроническая усталость.

Предотвратить преждевременное старение можно, если для питья регулярно использовать правильную воду, близкую по своим свойствам внутренней среде организма.

Правильная вода нормализует окислительно-восстановительный баланс.

Она приводит в порядок микрофлору ЖКТ путем стимулирования роста бифидобактерий и лактобактерий и подавляет рост патогенной микрофлоры: золотистого стафилококка, сальмонеллы, возбудителя дизентерия, аспергилл, листерий, клостридий, синегнойной палочки, бактерий, виновных в развитии язвенных болезней. С помощью правильной воды быстро восстанавливается иммунная система.

Отрицательные значения ОВП правильной питьевой воды свидетельствуют о протекании процесса восстановления и наличии свободных электронов. Отрицательно заряженная вода — живая, и именно она дает нашему организму энергию и здоровье.

Показатели измерений параметров некоторых жидкостей:

Свежая талая вода: ОВП = +95, pH = 7.0
Водопроводная вода: ОВП = +160 (обычно бывает хуже, до +600 ), рН= 4.0
Вода, настоянная на шунгите: ОВП = +250, pH = 6.0
Минеральная вода: ОВП= +250, рН= 4.6
Кипяченая вода: ОВП = +218,рН=4.

5
Кипяченная вода, спустя 3 часа: ОВП = +465, рН= 3.7
Зеленый чай: ОВП = +55, рН= 4.5
Черный чай: ОВП = +83, pH = 3.5 Кофе: ОВП = +70, pH = 5.0
Кока-Кола: ОВП=+320, рН= 2.7
Вода Корал Майн: ОВП= -150/-200, рН= 7.5/8.

3
Микрогидрин, H-500: ОВП=-200/-300, рН= 7.5/8.

5Айсберг / +150 / 7,0Аквалайн / +170 / 6,0Архыз / +60 / 6,5«Польза» / +165 / 5,5«Ледниковая талая вода» Приэльбрусский заповедник / +130 / 5,5Увинская жемчужина / +119 / 7,3Суздальская вода «серебряный сокол» / +144 / 6,5«Selters» Германия / +200 / 7,0«SРА» Бельгия / +138 / 5,0«Alpica» (в стекле) / +125 / 5,5«Alpica» (в пластике) / +150 / 5,5Ессентуки-Аква / +112 / 6,0«Shudag» премиум / +160 / 5,5«Родники Кавказа» Ессентуки 17 / +120 / 7,5Светлояр / +96 / 6,0«Демидовская плюс» / +60 / 5,5Акваника «Источник победы» / +80 / 6,0«Калипсик» Казахстан / +136 / 5,5«evian» вода Альпийских гор. Франция / +85Аparan / +115 / 6,8Квата / +130 / 6,0

«Волжанка» / +125 / 6,0

Не знаете где можно взять правильную воду? Я подскажу!

Обратите внимание:

Нажатие на кнопку «Узнать» не ведет к каким-либо финансовым тратам и обязательствам.

Вы лишь получите информацию о доступности правильной воды в Вашем регионе,

а так же получите уникальную возможность бесплатно стать членом клуба здоровых людей

и получить скидку 20% на все предложения + накопительный бонус.

Вступи в международный клуб здоровья Coral Club, получи БЕСПЛАТНО дисконтную карту, возможность участия в акциях, накопительный бонус и другие привилегии!

Источник: http://lifezone.su/okislitelno-vosstanovitelnyjj-potencial/

Окислительно — восстановительный потенциал

Активная реакция среды и окислительно-восстановительный потенциал

Окислительно — восстановительный потенциал является частным, узким случаем понятия электродного потенциала. Рассмотрим подробнее эти понятия.

В ОВР передача электронов восстановителями окислителям происходит при непосредственном контакте частиц, и энергия химической реакции переходит в теплоту. Энергия любой ОВР, протекающей в растворе электролита, может быть превращена в электрическую энергию.

Например, если окислительно-восстановительные процессы разделить пространственно, т.е.  передача электронов восстановителем будет происходить через проводник электричества.

Это реализовано в гальванических элементах, где электрическая энергия получается из химической энергии окислительно-восстановительной реакции.

Рассмотрим гальванический элемент Даниэля-Якоби, в котором левый сосуд наполнен раствором сульфата цинка ZnSO4, с опущенной в него цинковой пластинкой, а правый сосуд – раствором сульфата меди CuSO4, с опущенным в него медной пластинкой.

гальванический элемент Даниэля-Якоби

Взаимодействие между раствором и пластиной, которая выступает в качестве электрода, способствует тому, чтобы электрод приобрел электрический заряд.

Возникающая на границе металл-раствор электролита разность потенциалов, называется электродным потенциалом. Его значение и знак (+ или -) определяются природой раствора и находящегося в нем металла.

При погружении металлов в растворы их солей более активные из них (Zn, Fe и др.) заряжаются отрицательно, а менее активные (Cu, Ag, Au и др.) положительно.

Результатом соединения цинковой и медной пластинки проводником электричества, является возникновение в цепи электрического тока за счет перетекания электронов с цинковой к медной пластинке по проводнику.

При этом происходит уменьшение количества электронов в цинке, что компенсируется переходом Zn2+ в раствор т.е. происходит растворение цинкового электрода — анода (процесс окисления).

Zn — 2e— = Zn2+

В свою очередь, рост количества электронов в меди компенсируется разряжением ионов меди, содержащихся в растворе, что приводит к накоплению меди на медном электроде – катоде (процесс восстановления):

Cu2+ + 2e— = Cu

Таким образом, в элементе происходит такая реакция:

Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu

Количественно охарактеризовать окислительно-восстановительные процессы позволяют электродные потенциалы, измеренные относительно нормального водородного электрода (его потенциал принят равным нулю).

Чтобы определить стандартные электродные потенциалы используют элемент, одним из электродов которого является испытуемый металл (или неметалл), а другим является водородный электрод. По найденной разности потенциалов на полюсах элемента определяют нормальный потенциал исследуемого металла.

Окислительно-восстановительный потенциал

Значениями окислительно-восстановительного потенциала пользуются в случае необходимости определения направления протекания реакции в водных или других растворах.

Проведем реакцию

2Fe3+ + 2I— = 2Fe2+ + I2

таким образом, чтобы йодид-ионы и ионы железа обменивались своими электронами через проводник.

В сосуды, содержащие растворы Fe3+ и I—, поместим инертные (платиновые или угольные) электроды и замкнем внутреннюю и внешнюю цепь. В цепи возникает электрический ток.

Йодид-ионы отдают свои электроны, которые будут перетекать по проводнику к инертному электроду, погруженному в раствор соли Fe3+:

2I— — 2e— = I2

2Fe3+ + 2e— = 2Fe2+

Процессы окисления-восстановления происходят у поверхности инертных электродов.

Потенциал, который возникает на границе инертный электрод – раствор и содержит как окисленную, так восстановленную форму вещества, называется равновесным окислительно-восстановительным потенциалом.

Значение окислительно-восстановительного потенциала зависит от многих факторов, в том числе и таких как:

  • Природа вещества (окислителя и восстановителя)
  • Концентрация окисленной и восстановленной форм. При температуре 25°С и давлении 1 атм. величину окислительно-восстановительного потенциала рассчитывают с помощью уравнения Нернста:

E = E° + (RT/nF)ln(Cок/Cвос), где

E – окислительно-восстановительный потенциал данной пары;

E°- стандартный потенциал (измеренный при Cок = Cвос);

R – газовая постоянная (R = 8,314 Дж);

T – абсолютная температура, К

n – количество отдаваемых или получаемых электронов в окислительно-восстановительном процессе;

F – постоянная Фарадея (F = 96484,56 Кл/моль);

Cок – концентрация (активность) окисленной формы;

Cвос– концентрация (активность) восстановленной формы.

Подставляя в уравнение известные данные и перейдя к десятичному логарифму, получим следующий вид уравнения:

E = E° + (0,059/n)lg(Cок/Cвос)

При Cок > Cвос,  E > E° и наоборот, если Cок < Cвос, то E < E°

  • Кислотность раствора. Для пар, окисленная форма которых содержит кислород (например, Cr2O72-, CrO42-, MnO4—) при уменьшении pH раствора окислительно-восстановительный потенциал возрастает, т.е. потенциал растет с ростом H+. И наоборот, окислительно-восстановительный потенциал падает с уменьшением H+.
  • Температура. При увеличении температуры окислительно-восстановительный потенциал данной пары также растет.

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы представлены в таблицах специальных справочников. Следует иметь ввиду, что рассматриваются только реакции в водных растворах при температуре ≈ 25°С. Такие таблицы дают возможность сделать некоторые выводы:

  • Величина и знак стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, позволяют предсказать какие свойства (окислительные или восстановительные) будут проявлять атомы, ионы или молекулы в химических реакциях, например

E°(F2/2F—) = +2,87 В – сильнейший окислитель

E°(K+/K) = — 2,924 В – сильнейший восстановитель

Данная пара будет обладать тем большей восстановительной способностью, чем больше числовое значение ее отрицательного потенциала, а окислительная способность тем выше, чем больше положительный потенциал.

  • Возможно определить какое из соединений одного элемента будет обладать наиболее сильным окислительными или восстановительными свойствами.
  • Возможно предсказать направление ОВР. Известно, что работа гальванического элемента имеет место при условии, что разность потенциалов имеет положительное значение. Протекание ОВР в выбранном направлении также возможно, если разность потенциалов имеет положительное значение. ОВР протекает в сторону более слабых окислителей и восстановителей из более сильных, например, реакция

Sn2+ + 2Fe3+ = Sn4+ + 2Fe2+

Практически протекает в прямом направлении, т.к.

E° (Sn4+/Sn2+) = +0,15 В, а E° (Fe3+/Fe2+) = +0,77 В, т.е. E° (Sn4+/Sn2+) < E° (Fe3+/Fe2+).

Реакция

Cu + Fe2+ = Cu2+ + Fe

невозможна в прямом направлении и протекает только справа налево, т.к.

E° (Сu2+/Cu) = +0,34 В, а E° (Fe2+/Fe) = — 0,44 В, т.е. E° (Fe2+/Fe) < E° (Сu2+/Cu).

В процессе ОВР количество начальных веществ уменьшается, вследствие чего Е окислителя падает, а E восстановителя возрастает. При окончании реакции, т.е. при наступлении химического равновесия потенциалы обоих процессов выравниваются.

  • Если при данных условиях возможно протекание нескольких ОВР, то в первую очередь будет протекать та реакция, у которой разность окислительно-восстановительных потенциалов наибольшая.
  • Пользуясь справочными данными, можно определить ЭДС реакции.

Итак, Как определить ЭДС реакции?

Рассмотрим несколько реакций и определим их ЭДС:

  1. Mg + Fe2+ = Mg2+ + Fe
  2. Mg + 2H+ = Mg2+ + H2
  3. Mg + Cu2+ = Mg2+ + Cu

E° (Mg2+/Mg) = — 2,36 В

E° (2H+/H2) = 0,00 В

E° (Cu2+/Cu) = +0,34 В

E° (Fe2+/Fe) = — 0,44 В

Чтобы определить ЭДС реакции, нужно найти разность потенциала окислителя и потенциала восстановителя

ЭДС = Е0ок — Е0восст

  1. ЭДС = — 0,44 — (- 2,36) = 1,92 В
  2. ЭДС = 0,00 — (- 2,36) = 2,36 В
  3. ЭДС = + 0,34 — (- 2,36) = 2,70 В

Все вышеуказанные реакции могут протекать в прямом направлении, т.к. их ЭДС > 0.

Константа равновесия.

Если возникает необходимость определения степени протекания реакции, то можно воспользоваться константой равновесия.

Например, для реакции

Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu

Применяя закон действующих масс, можно записать

K = CZn2+/CCu2+

Здесь константа равновесия К показывает равновесное соотношение концентраций ионов цинка и меди.

Значение константы равновесия можно вычислить, применив уравнение Нернста

E = E° + (0,059/n)lg(Cок/Cвос)

Подставим в уравнение значения стандартных потенциалов пар Zn/Zn2+ и Cu/Cu2+, находим

E0Zn/Zn2+ = -0,76 + (0,59/2)lgCZn/Zn2 и E0Cu/Cu2+ = +0,34 + (0,59/2)lgCCu/Cu2+

В состоянии равновесия E0Zn/Zn2+ = E0Cu/Cu2+, т.е.

-0,76 + (0,59/2)lgCZn2 = +0,34 + (0,59/2)lgCCu2+, откуда получаем

(0,59/2)( lgCZn2 — lgCCu2+) = 0,34 – (-0,76)

lgK = lg (CZn2+/CCu2+) = 2(0,34 – (-0,76))/0,059 = 37,7

K = 1037,7

Значение константы равновесия показывает, что реакция идет практически до конца, т.е. до того момента, пока концентрация ионов меди не станет в 1037,7 раз меньше, чем концентрация ионов цинка.

Константа равновесия и окислительно-восстановительный потенциал связаны общей формулой:

lgK = (E10 -E20 )n/0,059, где

K — константа равновесия

E10 и E20 – стандартные потенциалы окислителя и восстановителя соответственно

n – число электронов, отдаваемых восстановителем или принимаемых окислителем.

Если E10 > E20, то lgK > 0 и K > 1. Следовательно, реакция протекает в прямом направлении (слева направо) и если разность (E10 — E20) достаточно велика, то она идет практически до конца.

Напротив, если E10 < E20, то  K будет очень мала. Реакция протекает в обратном направлении, т.к. равновесие сильно смещено влево. Если разность (E10 — E20) незначительна, то и K ≈ 1 и данная реакция не идет до конца, если не создать необходимых для этого условий.

Зная значение константы равновесия, не прибегая к опытным данным, можно судить о глубине протекания химической реакции. Следует иметь ввиду, что данные значений стандартных потенциалов не позволяют определить скорость установления равновесия реакции.

По данным таблиц окислительно-восстановительных потенциалов возможно найти значения констант равновесия примерно для 85000 реакций.

Как составить схему гальванического элемента?

Приведем рекомендации ИЮПАК, которыми следует руководствоваться, чтобы правильно записать схемы гальванических элементов и протекающие в них реакции:

  1. ЭДС элемента — величина положительная, т.к. в гальваническом элементе работа производится.
  2. Значение ЭДС гальванической цепи – это сумма скачков потенциалов на границах раздела всех фаз, но, учитывая, что на аноде происходит окисление, то из значения потенциала катода вычитают значение потенциала анода.

Таким образом, при составлении схемы гальванического элемента слева записывают электрод, на котором происходит процесс окисления (анод), а справа – электрод, на котором происходит процесс восстановления (катод).

  1. Граница раздела фаз обозначается одной чертой — |
  2. Электролитный мостик на границе двух проводников обозначается двумя чертами — ||
  3. Растворы, в которые погружен электролитный мостик записываются слева и справа от него (если необходимо, здесь же указывается концентрация растворов). Компоненты одной фазы, при этом записываются через запятую.

Например, составим схему гальванического элемента, в котором осуществляется следующая реакция:

Fe0 + Cd2+ = Fe2+ + Cd0

В гальваническом элементе анодом является железный электрод, а катодом – кадмиевый.

Анод Fe0|Fe2+ || Cd2+|Cd0 Катод

Типичные задачи с решениями вы найдете здесь.

Источник: http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/okislitelno-vosstanovitelnyj-potencial.html

Окислительно-восстановительный потенциал (Eh)

Активная реакция среды и окислительно-восстановительный потенциал

Окислительно-восстановительные реакции – это главные процессы, которые поддерживают жизнедеятельность каждого организма. Иначе говоря, эти реакции всегда связаны с прикреплением или передачей электронов.

Когда осуществляется восстановительный или окислительный процесс, то электрический ресурс вещества видоизменяется: одно вещество отдает электроны, получает положительный заряд и окисляется, а второе, соответственно получает электроны, отрицательно заряжается и восстанавливается.

В результате получается разность потенциалов между веществами или окислительно-восстановительный потенциал (Eh).

ОВП, который также называют редокс-потенциалом (redox — Reduction/Oxidation) считается своеобразным рубежом химической активности элементов (соединений) в обратимых химических реакциях, имеющих отношение к изменению заряда ионов в растворах.

Окислительно-восстановительный потенциал воды является степенью ее кислотных или щелочных свойств. В том случае, если потенциал окисления/восстановления имеет положительный статус, то вода присоединяет электроны тех веществ, которые окисляет. При отрицательном ОВП она наоборот отдает электроны, то есть восстанавливает.

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы выражают в милливольтах и обозначают как Eh. «Взаимоотношения» веществ-окислителей и компонентов-восстановителей устанавливаются индексом ОВП, зависящим от такого соотношения.

Кислород относится к самым сильным окислителям, а наибольший эффект восстановления оказывает водород, правда данные элементы не единственные участники реакций окисления и восстановления. Значения окислительно-восстановительных потенциалов для каждой отдельной реакции могут быть положительными и отрицательными.

ОВП взаимосвязан с уровнем активности ионов водорода, который выражает количество его кислотности и зависит от температуры.

Измерение окислительно восстановительного потенциала воды подразумевает использование специального приспособления — редокс-метра (ОВП-метра).

Это устройство отличается небольшими габаритами, быстро функционирует и имеет достаточно демократичную стоимость, что позволяет быстро и удобно рассчитать окислительно восстановительный потенциал.

При помощи редокс-метра можно оперативно выяснить число милливольт (мВ), которые были использованы для отсоединения от исследуемой жидкости. Чем больше была восстановлена вода, тем меньше она сопротивляется отдаче электронов, а это уменьшает значение потенциала.

ОВП воды активнее сдвигается в положительную сторону, если для осуществления реакции применяют разнообразные типы структуризаторов. Они могут быть абсолютно натуральными (кварц, живица хвойных растений) или целиком «синтетическими» (к примеру, матричными).

Влияние окислительно-восстановительного потенциала питьевой воды на здоровье

Природная вода может иметь потенциалы окислительно-восстановительных реакций положительного характера или отрицательного значения.

Значение редокс-потенциала варьируется отминус 400 милливольт до плюс 700 милливольт.

Положительная величина окислительно-восстановительного потенциала способствует тому, что качества воды становятся окислительными. Подобные значения чаще всего присущи в водах на поверхности.

Когда вода обладает сильными кислотными качествами, то ее принято называть «мертвой».

Показатели ОВП такой жидкости иногда зашкаливают (доплюс 800-1000 милливольт). «Мертвая» вода – это очень сильный окислитель, что объясняет ее бактерицидные и дезинфицирующие особенности.

Зачастую, ее применяют в целебной и профилактической областях (лечение и профилактика простудных болезней, гриппа, ангины и тому подобного).

Положительный окислительно-восстановительный потенциал среды приносит немалую пользу организму в целом: понижается кровяное давление, успокаивает ЦНС, значительно улучшает сон, минимизирует боли в суставах, устраняет пародонтоз, избавляет от зубного камня и кровотечений в ротовой полости, лечит кишечные расстройства.

Если потенциал окислительно-восстановительного электрода отрицательный, то вода приобретает восстановительные качества (это свойственно талой воде, подземным источникам и так далее). Вода с «минусовым» редокс-потенциалом называется «живой» или щелочной. Она прекрасно тонизирует организм, считается стимулятором, кладезем бодрости и энергии.

«Живая» вода имеет множество преимуществ: активизирует восстановление клеток, нормализует давление, существенно улучшает обмен веществ, залечивает ожоги, раны, язвы (в том числе 12-перстной кишки и желудка), пролежни. Вдобавок к этому, она используется для предупреждения и лечения полиартрита, остеохондроза, аденомы простаты, атеросклероза.

Прибор для расчёта окислительно-восстановительного потенциала показывает, что обычно редокс-потенциал человеческого организма составляет от минус 90 до минус 200 милливольт. Питьевая вода в большинстве случаев имеет ОВП намного выше нуля:

  • вода из под крана от +80 до +300 милливольт;
  • вода из пластиковой тары от 100 до 300 «плюсовых» мВ;
  • родниковая вода от +120 до +300 милливольт.

Природная вода с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом практически не встречается, это очень редкое явление.

Что это значит? В процессе употребления обычной питьевой воды электроны человеческого организма ведут себя значительно активнее, чем ее электроны.

Другими словами, такая разновидность воды «крадет» свободные электроны из организма, выступая в роли оксиданта. Применение такой воды для питья приводит к появлению хронических заболеваний, преждевременному старению.

Но, отрицательный окислительно восстановительный потенциал системы(воды) напротив подзаряжает клетки и органы большим количеством энергии. Электроэнергия мембран клеток организма не тратится на исправление активности водных электронов, поэтому жидкость моментально усваивается.

Можно смело утверждать, что наилучшим антиоксидантом является питьевая вода с «минусовым» редокс-потенциалом. Учеными было доказано, что постоянное употребление воды с отрицательным ОВП омолаживает организм и даже продляет годы жизни.

Учитывая информацию, опубликованную выше, желательно использовать ОВП-метр, чтобы знать, как изменится окислительно восстановительный потенциал под влиянием различных факторов и каким образом это отразиться на здоровье.

Нередко можно встретить заявления по поводу того, что какое-то вещество относится к сильнейшим антиоксидантам. Такая панацея существует — устройство под названием БСЛ-МЕД-1. Питьевая вода, прошедшая электрохимическую обработку этим водоочистительным прибором становится идеально чистой и приобретает свойства мощного антиоксиданта.

Источник: https://oskada.ru/obrabotka-i-ochistka-vody/okislitelno-vosstanovitelnyj-potencial-eh.html

Book for ucheba
Добавить комментарий