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氧化還原電位
來源:互聯網

氧化還原電位(英文名oxidation-還原 potential),縮寫ORP,它表示溶液的氧化還原電位。ORP值是水溶液氧化還原能力的測量指標,氧化還原電勢用Eh表示,其單位是伏特(V)。

氧化還原電位是用來反映水溶液中所有物質表現出來的宏觀氧化還原性。氧化還原電位越高,氧化性越強,氧化還原電位越低,還原性越強。

自然界中的氧化還原電位的上限是+820mV,屬于富氧環境,下限是-400mV,屬于充滿氫(H2)的環境。污水氧化還原電位高低可以間接反映其中氧化性物質和還原性物質的相對比例。各種微生物要求的氧化還原電勢不同。一般好氧微生物要求的Eh為+300~+400 mV;兼性厭氧微生物在Eh為+10。mV以上時進行好氧呼吸,在Eh為+100 mV以下時進行無氧呼吸;專性厭氧菌要求Eh為-200~-250 mV,其中專性厭氧的產甲烷細菌要求的Eh甚至更低,為-300~-400 mV,最適合的Eh為-330 mV。好氧活性污泥法系統中為+200~+600 mV時屬正常的氧化還原環境。

氧化還原電位廣泛地用于評估土壤的氧化還原狀況,尤其是用于還原性土壤。測定氧化還原電位的方法有鈕電極直接測定法和伯電極去極化法。

簡介

氧化還原電位對一個水體來說,往往存在多種氧化還原電對,構成復雜的氧化還原體系,而其氧化還原電位是多種氧化物質與還原物質發生氧化還原反應的綜合結果。不論反應形式如何,所謂氧化即失去電子,所謂還原即得到電子,一定伴有電子的授受過程。當將電極插入可逆的氧化還原系統中,就會將電子給與電極,并成為與該系的還原能力大小相應電勢的半電池。將它與標準氫電極組合所測得的電位即為該系的氧化還原電位。

測定意義

對于一個水體來說,往往存在多種氧化還原電位,構成復雜的氧化還原體系。而其氧化還原電位是多種氧化物質與還原物質發生氧化還原反應的綜合結果。這一指標雖然不能作為某種氧化物質與還原物質濃度的指標,但有助于了解水體的電化學特征,分析水體的性質,是一項綜合性指標。

測定方法

以鉑電極作指示電極,飽和甘汞電極參比電極,與水樣組成原電池。用電子毫伏計或通用pH計測定鉑電極相對于飽和甘汞電極的氧化還原電勢,然后再換算組成相對于標準氫電極的氧化還原電位作為報告結果。

計算式:Ψn=Ψind+Ψref

式中:

Ψn——被測水樣的氧化還原電位,mV。

Ψind——實測水樣的氧化還原電位,mV。

Ψref——測定溫度下飽和甘汞電極的電極電位,mV,可從物理化學手冊中查到。

應用

實際上,特別是對大多數生物學上的系統來說,如不加酶和電子傳遞體,就不會發生可認出的反應。氧化還原電位除能直接對電位測定外,尚可根據平衡常數的計算,使用氧化還原指示劑求得。一般生物體內的電子傳遞是從氧化還原電勢低的方向朝高的方向,例如,有以NAD→黃素酶→細胞色素C系→O2這樣的方式進行的傾向,但也有因酶的特異性及其抑制而不按這種方式進行的,由于反應成分的濃度,也有可能標準電位低的系統將高的系統氧化的情況。在生物體的氧化還原系統中,多酚類和細胞色素C、a等是在200-300mV附近,細胞色素b和黃素酶在0—-100mV,在-330mV位置的是NAD,在-420mV位置的是鐵氧化還原蛋白。在活細胞中,好氧性的細胞電勢高,厭氧性的電位低,酶的活性和細胞同化能力以及微生物的生長發育等也有受氧化還原電位影響的情況。

注意事項

水體的氧化還原電位必須在現場測定。

氧化還原電位受溶液溫度、pH及化學反應可逆性等因素影響。氧化還原電位與氧分壓有關,也受pH的影響。pH低時,氧化還原電位高;pH高時,氧化還原電位低。

參考資料 >

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