Интенсивность присоединения или отдачи электронов различными ионами измеряется окислительно-восстановительным редокс-потенциалом (ОВП).

Редокс-потенциал определяют электрохимическими методами. Чем больше редокс-потенциал данного вещества, тем интенсивнее окисляющее действие, а чем меньше потенциал, тем интенсивнее восстанавливающее действие данного вещества.

При погружении электрода в раствор окислителя или восстановителя он отдает или принимает электроны. Электрод будет заряжаться положительно или отрицательно до определенно потенциала, уравновешивающего стремление электронов к перераспределению, причем положительный заряд электрода становится тем выше, чем сильнее окислительные свойства раствора. Потенциал, до которого заряжается электрод при погружении его в данный раствор, является мерой окислительной активности последнего. Его называют электродным окислительным потенциалом раствора (ЭП).

Обычно раствор содержит окислитель и восстановитель. Чем сильнее указанный окислитель в паре, тем должен быть слабее восстановитель, и наоборот.

Напишем уравнение реакции окисления иодид – ионов ионами Fe 3+ в сокращенном ионном виде:

2Fe 3+ +2I - =2Fe 2+ +I 2

Окислительно-восстановительные пары в этой реакции составляют:

1-ая: Fe 3+ (окисленная форма) – Fe 2+ (восстановленная форма)

Окислитель 1 Восстановитель 1

2-ая: I 2 (окисленная форма) – I - (восстановленная форма)

Окислитель 2 Восстановитель 2

При обозначениях окислительно-восстановительных пар слева указывают окислитель. Приведем еще несколько окислительно-восстановительных пар: Cl 2 /Cl - , Br 2 /Br - , I 2 /I - , Fe 3+ /Fe 2+ , SO 4 2- /So 3 2- и др.

Значение окислительно-восстановительного потенциала зависит от природы окислителя и восстановителя, от их концентраций и температуры. Зависимость окислительно-восстановительного потенциала от различных факторов выражается уравнением В. Нернста, выведенным на основе законов термодинамики:

φ = φ 0 +RT ln [Ок] ,

nF [Восст]

где φ 0 - стандартный электродный потенциал при активности (концентрации ионов), равной единице.

R- газовая постоянная, равная 8, 313 Дж/моль∙К,

Т- абсолютная температура, К;

n- число электронов (отдаваемых или присоединяемых);

F-число Фарадея (96500 Кл).

Для расчета удобно пользоваться упрощенной формулой при Т=298К, которая получается после подстановки численных значений констант и перехода к десятичным логарифмам уравнение принимает вид:

Абсолютное значение электродного потенциала определить нельзя!

На практике применяют величину относительного потенциала другого электрода, принятого за стандарт. Последний называется электродом сравнения. Электрод с неизвестным потенциалом называется электродом измерения, или индикаторным электродом. В качестве электрода сравнения используют стандартный водородный электрод, потенциал которого принят за нуль.

Стандартный водородный электрод представляет собой платиновую пластинку, покрытую порошком Pt, которая опущена в раствор соляной кислоты или серной с активностью ионов H + , равной 1моль/л и омывается током водорода при давлении 101,3 кПа.

Если расположить металлы в порядке возрастания значений их стандартных потенциалов, то получается электрохимический ряд напряжений или ряд стандартных ЭП.

Правило определения знака ЭП: если в паре со стандартным водородным электродом на электроде идет реакция окисления, ЭП имеет знак «минус», если реакция восстановления – знак «плюс».

Чтобы определить стандартный потенциал какой-либо данной пары, например, Fe 3+ /Fe 2+ , ее комбинируют со стандартным водородным электродом в гальванический элемент (ГЭ). ГЭ – это устройство, в котором энергия химической реакции преобразуется в электрическую. Он состоит из двух полуэлементов или электродов и может быть химическим и концентрационным. В основе работы химического ГЭ лежит окислительно-восстановительная реакция. На электродах при этом происходят следующие реакции:

2Fe 3+ +2ē↔2Fe 2+

Э.д.с. оказывается равной 0,77В. Так как она представляет собой и разность стандартных потенциалов, то:

Е= φ 0 Fe 3+/ Fe 2+ - φ 0 2Н+/Н2 =0,77В.

Так как стандартный водородный потенциал принят равным нулю, то =0,77 В

Для учета эффекта кислотности среды, т.е. для характеристики окислительно-восстановительной системы в конкретных условиях, используют понятие реального стандартного потенциала φ 0´ . При этом исходные концентрации окисленной и восстановленной форм потенциалопределяющих ионов полагают равным 1 моль/л (концентрации всех прочих компонентов данного раствора считают зафиксированными). Реальный стандартный потенциал системы в зависимости от кислотности может изменяться в широком диапазоне в соответствии с формулой:

Чем выше концентрация ионов водорода в растворе (ниже значение рН), тем более высок реальный стандартный потенциал, т.е. тем большей окислительной способностью обладает окисленная форма. Реальным стандартным потенциалом можно пользоваться только при том значении рН раствора, при котором он вычислен.

Изменяя рН можно увеличить или уменьшить окислительно-восстановительный потенциал. Кроме того, изменяя рН, можно изменить направление окислительно-восстановительной реакции.

Значения стандартных электродных потенциалов, измеренных относительно стандартного водородного электрода, приведены в справочной литературе. Однако по величине стандартных электродных потенциалов можно лишь качественно оценить направление окислительно-восстановительных реакций.

Пример. Отрицательный знак электродного потенциала цинкаB означает, что равновесие в реакции Zn 2+ +H 2 ↔Zn+2H + смещено влево.

Количественная оценка направления окислительно-восстановительных реакций осуществляется по константе равновесия (чем больше константа равновесия, тем полнее идет химическое взаимодействие), определяемой по уравнению:

где n- число электронов, переходящих от восстановителю к окислителю.

Из последней формулы видно, что чем больше разность стандартных потенциалов сопряженных пар окислителя и восстановителя, тем больше константа равновесия.

Окислительно-восстановительный потенциал. Основными процессами, обеспечивающими жизнедеятельность любого организма, являются окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции, связанные с передачей или присоединением электронов. Энергия, выделяемая в ходе этих реакций, расходуется на поддержание гомеостаза (жизнедеятельности организма) и регенерацию клеток организма, т.е. на обеспечение процессов жизнедеятельности организма соответственно в настоящем и будущем.

Одним из наиболее значимых факторов регулирования параметров окислительно-восстановительных реакций, протекающих в любой жидкой среде, является активность электронов или, иначе, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) этой среды. В норме ОВП внутренней среды организма человека (измеренный на платиновом электроде относительно хлорсеребряного электрода сравнения) обычно находится в пределах от плюс 100 до минус 200 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. (по другим источникам цифры значения немного другие, но смысл тот же)

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.

Активность электронов является важнейшей характеристикой внутренней среды организма, поскольку напрямую связана с фундаментальными процессами жизнедеятельности. Практически все биологически важные системы, определяющие аккумуляцию и потребление энергии, репликацию и передачу наследственных признаков, всевозможные ферментативные системы организма, содержат молекулярные структуры с разделенными зарядами. Исследования последних лет позволили установить, что именно эти поля в значительной мере определяют перенос зарядов в биологических системах и обусловливают селективность и автоконтроль отдельных стадий сложных биохимических превращений, и что ОВП, как показатель активности электронов, оказывает значительное влияние на функциональные свойства электроактивных компонентов биологических систем. Разбалансировка механизмов регуляции окислительно-восстановительных процессов, происходящих в человеческом организме, в настоящее время рассматривается как важнейшая причина возникновения многих болезней человека.

Когда обычная питьевая вода проникает в ткани человеческого (или иного) организма, она отнимает электроны от клеток и тканей, которые состоят из воды на 70-80 %. В результате этого биологические структуры организма (клеточные мембраны, органоиды клеток, нуклеиновые кислоты и другие) подвергаются окислительному разрушению. Так организм изнашивается, стареет, жизненно-важные органы теряют свою функцию. Но эти негативные процессы могут быть замедлены, если в организм с питьем и пищей поступает вода, обладающая свойствами внутренней среды организма, т.е. обладающая защитными восстановительными свойствами. Это подтверждается многочисленными исследованиями в специализированных научных центрах в России и за рубежом.

Для того, чтобы организм оптимальным образом использовал в обменных процессах питьевую воду с положительным значением окислительно-восстановительного потенциала, ее ОВП должен соответствовать значению ОВП внутренней среды организма. Необходимое изменение ОВП воды в организме происходит за счет затраты электрической энергии клеточных мембран, т.е. энергии самого высокого уровня, энергии, которая фактически является конечным продуктом биохимической цепи трансформации питательных веществ. Количество энергии, затрачиваемой организмом на достижение биосовместимости воды, пропорционально ее количеству и разности ОВП воды и внутренней среды организма.

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. Если питьевая вода имеет ОВП более отрицательный, чем ОВП внутренней среды организма то она подпитывает его этой энергией, которая используется клетками как энергетический резерв антиоксидантной защиты организма от неблагоприятного влияния внешней среды.

В течение жизни человек подвергается воздействию различных вредных внешних факторов - плохая экология, неправильное и зачастую некачественное питание, употребление некачественной питьевой воды, стрессовые ситуации, курение, злоупотребление алкоголем, употребление лекарственных препаратов, болезни и многое другое. Все эти факторы способствуют разрушению окислительно- восстановительной системы регуляции организма, в результате чего процессы окисления начинают преобладать над процессами восстановления, защитные силы организма и функции жизненно важных органов человека начинают ослабевать и уже не в состоянии самостоятельно противостоять различного рода заболеваниям. Замедлить преобладание окислительных процессов над восстановительными процессами возможно с помощью антиокислителей (антиоксидантов). Нормализовать баланс окислительно-восстановительной системы регуляции (с тем, чтобы укрепить защитные силы организма и функции жизненно важных органов человека и позволить организму самостоятельно противостоять различного рода заболеваниям) возможно с помощью антиоксидантов. Чем сильнее антиоксидант, тем более ощутим его противо-окислительный эффект.

Вода с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом или её способность восстанавливать баланс окислительно-восстановительной системы регуляции (с тем, чтобы укрепить защитные силы организма и функции жизненно важных органов человека и позволить организму самостоятельно противостоять различного рода заболеваниям) подтверждается результатами многочисленных экспериментальных исследований воды с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом, проведенных в России и за рубежом.

ВНИМАНИЕ! это важно, наука утверждает..
Такая вода за счёт своих восстановительных свойств нормализует окислительно-восстановительный баланс в организме и тем самым:

• нормализует микрофлору желудочно-кишечного тракта путём стимулирования роста собственной нормальной микрофлоры (бифидобактерий и лактобацилл) и подавления патогенной и условнно-патогенной микрофлоры, в том числе золотистого стафилококка, сальмонеллы, шигеллы (дизентерия), аспергилл, листерий, клостридий, синегнойной палочки, хеликобактер пилори (которая считается основной причиной возникновения язвенных болезней);
• подавляет кандидоз (молочницу) в желудочно-кишечном тракте и слизистых;
• восстанавливает и активизирует иммунную систему у людей с ослабленным иммунитетом и после иммунодепрессивной терапии, в том числе, после воздействия лучевой и химиотерапии;
• обладает мощными антиоксидантными свойствами;
• обладает антимутагенными свойствами;
• восстанавливает детоксицирующую функцию печени;
• обладает гепатопротекторными свойствами;
• обладает ранозаживляющими и противовоспалительными свойствами;
• обладает высокими противовирусными и вирулицидными свойствами в отношении вируса гепатита С, генитального герпеса и вируса простого герпеса 1 типа (больше известного как «простуда на губах»);
• обладает противовирусными и вирулицидными свойствами в отношении вируса гриппа «А» - самого распространенного гриппа среди людей.

По данным российских и иностранных научных публикаций, кроме вышеперечисленных свойств, вода с отрицательным окислительно- восстановительным потенциалом:

• способствует устранению инфекционных и воспалительных проявлений простатита;
• стимулирует процессы роста, физиологической и репаративной регенерации;
• обладает спазмолитическим действием при почечной колике;
• обладает антисептическим, диуретическим (мочегонным) действием;
• рекомендуется для профилактики мочекаменной болезни (вымывание «песка» и мелких камней);
• влияет на регуляцию процессов роста и деятельности клеток всех видов тканей;
• является биостимулятором для восстановления печеночной ткани;
• нормализует обмен веществ;
• вызывает общий анаболический эффект;
• является общеукрепляющим средством при переутомлении, астенических состояниях и для ослабленных больных;
• способствует уменьшению отечности и снижению артериальной гипертензии, уменьшает интенсивность аллергических реакций и дерматозов, снижает костно-суставные боли;
• является средством профилактики онкологических заболеваний;
• рекомендуется в качестве профилактического и лечебного средства при болезнях желудочно-кишечного тракта, пищевода, печени, почек, мочевого пузыря;
• снижает потребность больного сахарным диабетом в инсулине;
• повышает активность ферментов тканевого дыхания;
• снижает риск заболевания ишемической болезнью сердца;
• обладает рядом других полезных для человека свойств.

Получается, что если хочешь быть здоровым - пей нормальную воду с ОВП не больше (+50) , а лучше (-100) из озера Байкал.

http://www.vitnik.ru/water3.htm

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) является мерой химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах". ОВП (второе название редокс-потенциал (от английского RedOx - Reduction/Oxidation)), характеризует активность электронов в окислительно-восстановительных реакциях (в таких реакциях протекает присоединение или передача электронов).
Для каждой окислительно-восстановительной реакции значение окислительно-восстановительного потенциала вычисляется по сложной формуле. Выражается ОВП в милливольтах и имеет как положительное, так и отрицательное значение.
Для природной воды значение Eh колеблется от - 400 до + 700 мВ, что определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов. В условиях равновесия значение ОВП 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. Значения Еh > + (100 - 150) мВ, означает присутствие в воде свободного кислорода, а также целого ряда элементов в высшей форме своей валентности (Fe 3+ , Mo 6+ , As 5- , V 5+ , U 6+ , Sr 4+ , Cu 2+ , Pb 2+). Такая ситуация типична для поверхностных вод.
2. Переходная окислительно-восстановительная. Еh от 0 до + 100 мВ, -неустойчивый геохимическим режим и переменное содержание сероводорода и кислорода. При таких условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;
3. Восстановительная. Еh < 0. Характерна для подземных вод, где присутствуют металлы низких степеней валентности (Fe 2+ , Mn 2+ , Mo 4+ , V 4+ , U 4+), а также сероводород.

Окислительно-восстановительный потенциал зависит от температуры и взаимосвязан с рН. В некоторых применениях (например, в обработке воды для бассейнов) ОВП является одним из основных параметров контроля качества воды. В частности потому, что позволяет оценить эффективность обеззараживания воды. Для иллюстрации приводим таблицу зависимости продолжительности жизни типичных микроорганизмов от величины редокс-потенциала.

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) - это параметр, описывающий уровень окисления (оксидации) и восстановления вещества. Другими словами, это способность отдавать или принимать электроны в результате взаимодействия химических элементов в зависимости от природы процессов и условий протекания реакций.

Краткая характеристика

Окислительно-восстановительный потенциал - понятие в большей степени отображающее способность, чем акцию (деятельность). Энергетический потенциал - это энергия, которая скапливается и в любой момент готова к применению. В момент, когда все химические соединения, могущие подвергаться оксидации и редукции, будут использованы, система приходит в состояние равновесия. Чаще всего в таких случаях остается определенный излишек энергии, который образует редукционный или оксидационный потенциал раствора.

Образование ржавчины - типичный пример процесса оксидации/редукции. Элементы, участвующие в этом процессе, подвергаются химическим изменениям. Кислород соединяется с железом, образуя оксид железа (более известный как ржавчина): железо подвергается окислению, а кислород редуцируется. В результате окислительно-восстановительный потенциал системы «Fe/O 2 » становится равновесным.

ОВП воды

Чистая питьевая вода - очень важный фактор в жизни, о котором зачастую забывают. К сожалению, абсолютно чистых питьевых источников живительной влаги, добываемых в промышленных масштабах для обеспечения населенных пунктов, очень мало. Поэтому воду, поступающую в систему водопроводов, приходится очищать и обеззараживать. Как оказалось, для этого можно использовать свойства ОВП.

Окислительно-восстановительный потенциал воды измеряется в минивольтах (mV). Данный параметр показывает активность дезинфицирующих средств, а не его концентрации, выражаемый в ppm. Химические соединения - хлор, бром, перекись водорода, надуксусная кислота или озон - являются высокоэффективными окислителями (но не всегда безопасными).

Они способны к окислению («отбору») электронов из других химических соединений, поэтому и являются отличными средствами для дезинфекции. Вызывая изменения в химическом состоянии болезнетворных микробов, вредных водорослей и в другом органическом материале, дезсредство убивает их. На практике это означает, что обеззараженная вода с соответствующим уровнем pH может не только уничтожать вредные бактерии, но самоочищаться от них.

Нормы безопасности

В 1972 году Всемирная организация здравоохранения (WHO) в Регламенте, относящемся к стандартам питьевой воды, установила, что при показателе ОВП, равном 650 mV, вода считается дезинфецированной, а инактивация вирусов наступает почти мгновенно. Исследования показали, что если окислительно-восстановительный потенциал составляет 650 mV, бактерии E. coli уничтожаются мгновенно или в течение нескольких секунд. Для уничтожения более стойких микроорганизмов, таких как листерия, сальмонелла, дрожжи и грибки, необходимо, чтобы показатель ОВП был 750 mV или выше.

Как измерять ОВП

На практике измерение окислительно-восстановительного потенциала осуществляется специальными приборами. Принцип работы устройства, регистрирующего ОВП, основан на измерении напряжения (в минивольтах, mV) в электрической цепи, образованной электродом из серебра (отрицательный полюс) и электродом из платиновой полоски (положительный полюс). Также могут применяться другие материалы, например, графит и стеклоуглерод. Электроды прибора помещаются в водный раствор, а затем снимаются показания.

Измеряется очень малое напряжение (мВ), которое создается при помещении металла в воду, содержащую окисляющие и восстанавливающие вещества. Эти значения напряжения характеризуют потенциал окислителей, содержащихся в жидкости.

Возможные ограничения

Точно измерить стандартный окислительно-восстановительный потенциал не представляется возможным, поэтому на практике значение ОВП исследуемой редокс-пары измеряют относительно любой стандартной полуреакции сравнения и электрода, созданного на ее основе (электрода сравнения). Стандартная полуреакция должна быть обратимой, а электрод сравнения должен обладать постоянным и воспроизводимым потенциалом и иметь достаточно простую конструкцию.

Окислительно-восстановительные электродные потенциалы

В качестве универсального электрода сравнения для измерения ОВП принят научным сообществом стандартный водородный электрод, состоящий из платиновой полоски, покрытой слоем мелкодисперсной платины (платиновой черни), и погруженной в раствор соляной (серной) кислот с активностью ионов химэлемента водорода, равной единице: а Н + =1 .

Платина омывается газообразным водородом под давлением 101,3 кПа (или 1 атм), который сорбируется на пористой поверхности платиновой черни. Обозначается стандартный водородный электрод: Pt(H 2) (p=1атм) HCl (а Н + =1) .

На поверхности подобного обратимо работающего электрода протекает полуреакция: 2Н + + 2е ↔ Н 2 . Потенциал, которой условно принят нулю при любой температуре: Е СВЭ =0 . Следует отметить, что СВЭ не является окислительно-восстановительным электродом, а относится к так называемым электродам первого рода. Их потенциал зависит от активности определенных катионов - в приведенном примере от активности катионов водорода.

Окислительно-восстановительные реакции

ОВР называют реакции с изменением степеней окисления реагирующих веществ. При этом изменение степени окисления происходит с присоединением/отдачей электронов. Процессы присоединения и отдачи электронов рассматривают ученые как полуреакции восстановления и окисления соответственно:

• аОк 1 + ne ↔ сВос 1 (восстановление);
• bBoc 2 - ne ↔ dOk 2 (окисление).

В каждой полуреакции элемент с более высокой степенью окисления называют окисленной формой (Ок), а в более низкой степени окисления - восстановленной формой (Вос). Окисленная/восстановленная формы вещества представляют сопряженную окислительно-восстановительную пару, называемую редокс-парой. В окислительно-восстановительной паре окисленная форма (Ок) является акцептором электронов, восстановленная форма (Вос) является своеобразным донором электронов. Полуреакции восстановления/окисления неосуществимы по отдельности - если присутствует донор электронов, значит должен присутствовать и акцептор.

Стандартный ОВП

Если потенциал исследуемой окислительно-восстановительной пары измерен в стандартизированных условиях - температура 25 ᵒ С (298 K), давление 1 атм (101,3 кПа) и активности окисленной и восстановленной форм равны единице (а ок = а вос = 1 моль/л ), то его называют «стандартный окислительно-восстановительный потенциал» и обозначают: Е 0 ок/вос.

Таблица потенциалов

Стандартные ОВП множества окислительно-восстановительных пар учеными измерены на практике. Их значения в вольтах отображает таблица окислительно-восстановительных потенциалов:

Расшифровка значений

Чем больше окислительно-восстановительный потенциал Е 0 Ок/Вос, тем окисленная форма является более сильной, соответственно, восстановленная форма обладает более слабой функцией восстановления. И наоборот, чем меньше Е 0 Ок/Вос, тем сильнее восстановленная форма.

Положительный знак потенциала указывает на самопроизвольное протекание реакции восстановления в паре со СВЭ, отрицательный - на самопроизвольное протекание реакции окисления. Потенциалы сильных окислителей будут всегда положительны, а сильных восстановителей - отрицательны.

Таблица окислительно-восстановительных потенциалов свидетельствует, что наибольшими окислительными свойствами обладает молекулярный фтор, а наибольшими восстановительными - металлический магний. При этом ионы фтора и магния практически не обладают восстановительными и окислительными свойствами соответственно.

Уравнение Нернста

Потенциал системы зависит от соотношений концентраций восстановленной и окисленной форм веществ, участвующих во взаимодействии, окружающей температуры, свойств растворителя, рН раствора и других факторов. Расчет окислительно-восстановительного потенциала, выражаемого зависимостью потенциала от состава раствора, показывает уравнение Нернста:

Е Ок/Вос = Е 0 Ок/Вос + (RT / nF) × ln (aOk / aBoc), где

• Е Ок/Вос - реальный ОВП полуреакции (редокс-пары).
• Е 0 Ок/Вос - стандартный ОВП полуреакции (редокс-пары).
• n - число электронов ОВ-реакции.
• R = 8,314 Дж/моль х K (молярная газовая постоянная).
• F = 96500 Кл/моль (число Фарадея).
• Т - абсолютная температура (в K).

Восстановление и окисление

Окислительно-восстановительные реакции определяются степенью окисления и восстановления. Окислением считаются процессы, когда атомы, молекулы или ионы отдают электроны. А восстановлением - когда атомы, молекулы или ионы приобретают электроны.

Соответственно различают вещества окислители, присоединяющие электроны (O 2 , галогены, HNO 3 , KMnO 4), и восстановители, отдающие электроны другим атомам в ходе окислительно-восстановительного процесса (Н 2 , металлы, HI). Отдавая электроны другим, восстановители сами окисляются, а окислители, принимая электроны от других участников реакции - восстанавливаются: 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 .

Степень окисления

Это заряд, которым обладал бы атом в химическом соединении, если бы электроны каждой образованной им химической связи были бы полностью смещены к более электроотрицательному атому. Например:

• FeCl 2: Fe +2 , 2Cl -1 ;
• NaH: Na +1 , H -1 ;
• CCl 4: C +4 , 4Cl -1 ;
• CH 4: C -4 , 4H +1 .

ОВР могут включать частичный или полный переходы электронов, степени окисления элементов при этом меняются. При этом действуют правила:

• В простом веществе степень окисления атома будет равна нулю (Cl 2: 2Cl 0).
• Степень окисления атомов из состава молекулы также равна нулю.
• Степень окисления атомов сложного иона будет равна заряду иона.

Определение окислительно-восстановительного потенциала почв

ОВП напрямую влияет на структуру почв. Для его измерения электрод втыкают во влажную землю и на специальном приборе определяют значение в мВ (милливольтах). Одновременно в почвах проявляется много процессов и окислительно-восстановительных реакций превращений активных химических элементов: органики, марганца, железа, серы, азота.

Решающее влияние на состояние почв оказывает кислород в двух формах: растворенный во влаге земли и атмосферный. Они находятся в равновесном состоянии. Также на окислительно-восстановительные процессы влияют редуцирующие вещества микроорганизмов. Главными факторами, определяющими направленность и интенсивность ОВП являются:

• Степень увлажнения почв.
• Активность микрофлоры.
• Аэрация почв.
• Содержание органических веществ.

Высоким уровнем ОВП характеризуются автоморфные почвы:

• Сероземы - 350-450 мВ.
• Черноземы - 400-600 мВ.
• Подзолистые - 550-750 мВ.

При орошении потенциал снижается.

ОВП вина

При производстве вина важной его характеристикой является окислительно-восстановительный (редокс) потенциал. Контролируя редокс-потенциал, можно регулировать или хотя бы понимать смысл процессов, «бушующих» при созревании виноматериалов. Это процессы брожения, реакции восстановления и окисления.

При контакте с кислородом изменяются самоокисляемые системы, в результате повышается потенциал. Соответственно, чем более продолжительный этап проветривания виноматериала, тем выше его редокс-потенциал. Если доступ к воздуху прекратить, потенциал плавно уменьшается, достигая определенных значений, называемых предельным потенциалом. Как правило, аэрированные сорта вин имеют показатели 350-500 мВ, вина, созревавшие без доступа воздуха - 100-150 мВ. Чем больший срок прошел с момента розлива алкогольного напитка в бутылки, тем меньше будет его потенциал. Стоит бутылку открыть, либо взболтать, коэффициент мВ резко возрастет.

ОВП в космическом масштабе

Нормальный окислительно-восстановительный потенциал исторически явился определяющим фактором геологической эволюции Земли и других космических тел. Основным окислителем в геологических системах является кислород. Летучесть кислорода (fO 2) - мера окисленности природных систем, независимо от присутствия или отсутствия в них газовой фазы, содержащей свободный кислород. Летучесть кислорода контролирует поведение многих элементов в процессах конденсации протопланетного облака, в ходе аккреции планет и формирования их металлических ядер. Эти знания помогают прогнозировать наличие полезных ископаемых.

Применение ОВП на практике

Измерение ОВП позволяет определить эффективность дезинфекции воды, независимо от вида применяемого оксиданта или смеси дезинфицирующих соединений и других факторов. Результат измерения информирует о том, действительно ли эффективен процесс дезинфекции. Измерение ОВП воды можно проводить в любой точке системы, определяя таким образом чистоту источника воды, труб, а также водопроводной инсталляции.

Показатели окислительно-восстановительного потенциала на каждом конце системы должны быть выше, чем 650 мВ. Если ОВП, измеряемое в конце системы, меньше, чем в ее начале, это говорит о том, что система водоснабжения не была хорошо очищена.

Применение ОВП позволяет найти оптимальное равновесие между pH и содержанием несвязанного хлора. Точность измерительных приборов позволяет снизить уровень хлора до такого, в котором нет риска появления коррозии. К примеру, если ОВП составляет 850 мВ, следует понизить уровень хлора, а в случае, когда значение составляет 600 мВ, уровень pH и несвязанного хлора следует проверить и, соответственно, отрегулировать путем уменьшения pH либо повышения наличия хлора.

Технология ОВП применяется в таких областях, как водоподготовка (до и после употребления), металлообработка, обеззараживание свежих овощей и фруктов, озонирование воды (коммерческие аквариумы, дезинфекция воды), производство вина, производство отбеливателей, убойные цеха на птицеводческих фермах, бумажная промышленность (отбеливание целлюлозной массы), бассейны, СПА. Температура воды не влияет на значение ОВП.