Ye_Lviv
25.09.2009, 18:55
Часто в акваріумній практиці зустрічаються такі терміни як редокс потенціал, редокс електроди, окисно-відновний потенціал (ОВП). Зокрема і така стаття: http://www.redseafish.ru/books/chem/11c.htm ,і тут http://www.redox.org.ua/ Особисто для мене ОВП і редокс потенціал були синонімами, оскільки сильно не заглиблювався в теорію. Але попалася в руки одна чудова книжка Мартіна Сандера. Технічне обладнання акваріума. http://aquariumistika.ru/?page_id=1031 , http://www.kodges.ru/10051-tekhnicheskoe-osnashhenie-akvariuma.html де популярно викладено для чого потрібний ОВП.
Прочитавши статтю "ОКИСЛИТЕЛИ И ВОССТАНОВИТЕЛИ" відразу стало цікаво, як можна поміряти приладом сприятливі умови для акваріума.
Підставляю свої дані і по наведених там формулах рахую:
rH (reduktion Hydroqenii).
rH2 = Eh/0,029 + 2 pH; (16)
Eh=Eexp+0.2 ; (14)
Eexp=0.09, Eh=0.29, pH=9,
Отримаємо: rH2=28
де Eexp - есперементально поміряний ОВП - 90 мв (0.09В)
Виходить 28, але при таких значеннях pH - 9, ОВП - 90 мв майже нічого не буде жити: Например, если хорошо растут криптокорины, а эхинодорусы — плохо, это указывает на достаточно низкое значение rH2 (28)
Або інший приклад:
Eexp=0.09, Eh= 0.29, pH=7.5
отримаємо rH2 = 25
"В пресных водоемах зона, пригодная для жизни, лежит между 25 и 35 единицами" Але в наведеному прикладі знов непридатні умови ні для тварин ні для рослин.
Зрозуміло стає, що вирвані з контексту статті значення на зразок rH2 (28), без того малюночка рис.10 і напевно цілої книжки, про стан води майже нічого не говорять, оскільки ми можемо тільки здогадуватися які значення кислотності і ОВП були насправді.
Я цим хочу сказати, що параметр ОВП тобто Eh, сам по собі несе кориснішу і важливішу інфомацію ніж pH і звязувати ці два параметри в один (rH) для акваріумістики непотрібно.
В звязку з цим, пропоную товариству прочитати книгу Мартіна Сандера. "Технічне обладнання акваріума"
Реферат Шестопал Руслан ФПрН3:
Окисно-відновний потенціал (Eh)
Міра хімічної активності елементів або їхніх сполук в оборотних хімічних процесах, пов'язаних із зміною заряду іонів у розчинах. Значення окисно-відновних потенціалів виражаються у вольтах (мілівольтах). Окисно-відновний потенціал будь-якої оборотної системи визначається по формулі
Концентрація кисню визначає розмір окисно-відновного потенціалу (ОВП) і значною мірою напрямок і швидкість процесів хімічного і біохімічного окислювання органічних і неорганічних сполук.
Eh = E0 + (0. 0581/n) lg(Ox/Red) при t = 20°С
де Eh - окисно-відновний потенціал середовища;
E0 - нормальний окисно-відновний потенціал, при якому концентрації окисленої і відновленої форм рівні між собою;
Ox - концентрація окисленої форми;
Red - концентрація відновленої форми;
n - число електронів, що приймають участь у процесі.
У природній воді значення Eh коливаються від - 400 до + 700 мВ, визначається всією сукупністю у ній окисних і відновних процесів, проходять і в умовах рівноваги характеризує середовище відразу щодо всіх елементів, що мають змінну валентність.
Вивчення редокс-потенціалу дозволяє виявити природні середовища, у котрих можливо існування хімічних елементів із перемінною валентністю у визначеній формі, а також виділити умови, при яких можлива міграція металів [2], [1].
Розрізняють декілька основних типів геохімічних обстановок у природних водах [13]:
окислювальну - що характеризується значеннями Еh > + (100 - 150) мВ, присутністю вільного кисню, а також цілого ряду елементів у вищій формі своєї валентності (Fe3+, Mo6+, As5-, V5+, U6+, Sr4+, Cu2+, Pb2+);
перехідну окисно-відновну - обумовлену розмірами Еh + (100-0) мВ, хитливим геохімічним режимом і перемінним вмістом сірководню і кисню. У цих умовах протікає як слабке окислювання, так і слабке відновлення цілого ряду металів;
відновну - що характеризується значеннями Еh < 0. У підземних водах присутні метали низьких ступенів валентності (Fe2+, Mn2+, Mo4+, V4+, U4+), а також сірководень.
Для заохочення нижче наведу деякі розділи книги Мартіна Сандера:
Окиснення і відновлення
Окиснення
Коли ми запалюємо свічку або заводимо автомобіль, ми використовуємо явища згорання. Згорання завжди являє собою поєднання будьякої речовини з киснем.
Вуглець (в бензині чи деревені) горить по рівнянню:
С + О2--------*********9658; СО2
Окисненням, від латинської назви кисню (oxygеnium), называють явище, при якому кисень утворює сполуки. Основу сполуки з киснем являють реакції зєднання електронів: в хімії її називають в наш час «передачою електрона». Реакції з участю кисню проходять, звичайно, не тільки як очевидні реакції горіння. Як ми бачили в розділі «Вода як розчинник», більшіть природних приповерхневих водойм, особливо поблизу водяного дзеркала, містять багато кисню, і цей кисень служить не тільки для дихання всіх водяних тварин, але і бере участь в певних хімічних явищах. Уявіть собі, наприклад, таку токсичну для всіх тварин речовину, як аміак (NН3). Ця речовина міняється внаслідок реакції з киснем:
NH3 + О2------*********9658;HNO + H2О
Внаслідок реакції азот утворює сполуку з киснем. При цьому кисень заміщує з аміака водень (H). Явище сполуки з киснем називається окисненням. Для явищ окиснення характерним є перехід електронів. Так, у вище згаданих реакціях, атом кисню відбирає два электрона у атома азоту, в той час, як атом азоту віддає чотири електрона. Це зразок того, що визначним у явищах окиснення є явище втрати електронів.
Кисень — найважливіший окислювач в природі. Існують більш сильні окислювачі, але вони в природі не поширені як кисень. Технічними окислювачами є: фтор, хлор, перекисень водню (H2О2). В акваріумній техніці з окислювачів застосовують тільки озон і перекисень водню, так як при разкладанні мулу вони не утворюють жодних біологічно небезпечних речовин.
Відновлення
Разом з процесами окиснення відбуваються також зворотні процеси. Ми знаємо про них з техніки видобування металів, які в природі як правило зустрічаються у вигляді оксидів.
Для отримання чистого металу, необхідно витіснити кисень з оксиду метала. Однак це можна здійснити за допомогою речовин, котрі з киснем реагують активніше, ніж з металом:
Fе2О3+ 3СО------*********9658;2Fе + 3СО2
Вуглець взаємодіє з киснем окиду метала, внаслідок чого метал відновлюється. Явище віддачі киснем електронів, зворотнє окисненню, називають відновленням. Якщо речовина відновлюється, то вона відбирає електрони. В якості відновлювачів, присутніх у воді, перш за все є органічні речовини, які утворюються як продукти розпаду, як рештки корму, калу і мертвих роослин. Вони, як правило, мають багато білка і спричиняють велике поглинання кисню. При несприятливих умовах ці речовини можуть утворювати безкисневі зони, особливо в малопротічних зонах ґрунтів. У першому прикладі атом азоту віддав электрони, він окиснився. Атом кисню відібрав електрони, тобто він відновився. В другому прикладі залізо відновилося з допомогою монооксида вуглецю, але монооксид вуглецю сам вступив в звязок з киснем, відповідно він окиснився. На цих прикладах стає зрозуміло, що процеси окисненння завжди відбуваються одночасно з процесами відновлення і завжди супроводжуються процесами переходу електронів. Ці переходи нагадують механізм зміни значень рН. Коли протони при реакціях зміни рН відбирають або віддають електрони, йдеться про електрони в процесах відновлення.
Окиснення і відновлення
Різні межі окисно-відновного потенціалу
100-0 мВ Відновлююче середовище, анаеробіозис непридатна межа для риб, безхребетних аеробних бактерій; оптимальна для анаеробних бактерій
0-150 мВ Слабо окислювальне середовище Мало аерована вода, постійна загроза для життя мешканців акваріума
150-250 мВ Окислювальне середовище, аеробіозис Добре аерована вода, нормальні умови для життя в акваріумі
250-350 мВ Сильно окислювальне середовище Дуже хороше забезпечення киснем, незначна або повна відсутність явищ відновлення
350-450 мВ Завищений ОВП (окислювано-відновлюючий потенціал) Екстремально аэрована вода з наявністю органічної субстанції; досягається інтенсивним озонуванням
450-600 мВ Екстремально високий ОВП Досягається тільки засобами добавки сильного окислювача, для життя в акваріумі мало придатна. Окислення шкірної оболонки мешканців акваріума, має сильну знезаражуючу дію.
Прочитавши статтю "ОКИСЛИТЕЛИ И ВОССТАНОВИТЕЛИ" відразу стало цікаво, як можна поміряти приладом сприятливі умови для акваріума.
Підставляю свої дані і по наведених там формулах рахую:
rH (reduktion Hydroqenii).
rH2 = Eh/0,029 + 2 pH; (16)
Eh=Eexp+0.2 ; (14)
Eexp=0.09, Eh=0.29, pH=9,
Отримаємо: rH2=28
де Eexp - есперементально поміряний ОВП - 90 мв (0.09В)
Виходить 28, але при таких значеннях pH - 9, ОВП - 90 мв майже нічого не буде жити: Например, если хорошо растут криптокорины, а эхинодорусы — плохо, это указывает на достаточно низкое значение rH2 (28)
Або інший приклад:
Eexp=0.09, Eh= 0.29, pH=7.5
отримаємо rH2 = 25
"В пресных водоемах зона, пригодная для жизни, лежит между 25 и 35 единицами" Але в наведеному прикладі знов непридатні умови ні для тварин ні для рослин.
Зрозуміло стає, що вирвані з контексту статті значення на зразок rH2 (28), без того малюночка рис.10 і напевно цілої книжки, про стан води майже нічого не говорять, оскільки ми можемо тільки здогадуватися які значення кислотності і ОВП були насправді.
Я цим хочу сказати, що параметр ОВП тобто Eh, сам по собі несе кориснішу і важливішу інфомацію ніж pH і звязувати ці два параметри в один (rH) для акваріумістики непотрібно.
В звязку з цим, пропоную товариству прочитати книгу Мартіна Сандера. "Технічне обладнання акваріума"
Реферат Шестопал Руслан ФПрН3:
Окисно-відновний потенціал (Eh)
Міра хімічної активності елементів або їхніх сполук в оборотних хімічних процесах, пов'язаних із зміною заряду іонів у розчинах. Значення окисно-відновних потенціалів виражаються у вольтах (мілівольтах). Окисно-відновний потенціал будь-якої оборотної системи визначається по формулі
Концентрація кисню визначає розмір окисно-відновного потенціалу (ОВП) і значною мірою напрямок і швидкість процесів хімічного і біохімічного окислювання органічних і неорганічних сполук.
Eh = E0 + (0. 0581/n) lg(Ox/Red) при t = 20°С
де Eh - окисно-відновний потенціал середовища;
E0 - нормальний окисно-відновний потенціал, при якому концентрації окисленої і відновленої форм рівні між собою;
Ox - концентрація окисленої форми;
Red - концентрація відновленої форми;
n - число електронів, що приймають участь у процесі.
У природній воді значення Eh коливаються від - 400 до + 700 мВ, визначається всією сукупністю у ній окисних і відновних процесів, проходять і в умовах рівноваги характеризує середовище відразу щодо всіх елементів, що мають змінну валентність.
Вивчення редокс-потенціалу дозволяє виявити природні середовища, у котрих можливо існування хімічних елементів із перемінною валентністю у визначеній формі, а також виділити умови, при яких можлива міграція металів [2], [1].
Розрізняють декілька основних типів геохімічних обстановок у природних водах [13]:
окислювальну - що характеризується значеннями Еh > + (100 - 150) мВ, присутністю вільного кисню, а також цілого ряду елементів у вищій формі своєї валентності (Fe3+, Mo6+, As5-, V5+, U6+, Sr4+, Cu2+, Pb2+);
перехідну окисно-відновну - обумовлену розмірами Еh + (100-0) мВ, хитливим геохімічним режимом і перемінним вмістом сірководню і кисню. У цих умовах протікає як слабке окислювання, так і слабке відновлення цілого ряду металів;
відновну - що характеризується значеннями Еh < 0. У підземних водах присутні метали низьких ступенів валентності (Fe2+, Mn2+, Mo4+, V4+, U4+), а також сірководень.
Для заохочення нижче наведу деякі розділи книги Мартіна Сандера:
Окиснення і відновлення
Окиснення
Коли ми запалюємо свічку або заводимо автомобіль, ми використовуємо явища згорання. Згорання завжди являє собою поєднання будьякої речовини з киснем.
Вуглець (в бензині чи деревені) горить по рівнянню:
С + О2--------*********9658; СО2
Окисненням, від латинської назви кисню (oxygеnium), называють явище, при якому кисень утворює сполуки. Основу сполуки з киснем являють реакції зєднання електронів: в хімії її називають в наш час «передачою електрона». Реакції з участю кисню проходять, звичайно, не тільки як очевидні реакції горіння. Як ми бачили в розділі «Вода як розчинник», більшіть природних приповерхневих водойм, особливо поблизу водяного дзеркала, містять багато кисню, і цей кисень служить не тільки для дихання всіх водяних тварин, але і бере участь в певних хімічних явищах. Уявіть собі, наприклад, таку токсичну для всіх тварин речовину, як аміак (NН3). Ця речовина міняється внаслідок реакції з киснем:
NH3 + О2------*********9658;HNO + H2О
Внаслідок реакції азот утворює сполуку з киснем. При цьому кисень заміщує з аміака водень (H). Явище сполуки з киснем називається окисненням. Для явищ окиснення характерним є перехід електронів. Так, у вище згаданих реакціях, атом кисню відбирає два электрона у атома азоту, в той час, як атом азоту віддає чотири електрона. Це зразок того, що визначним у явищах окиснення є явище втрати електронів.
Кисень — найважливіший окислювач в природі. Існують більш сильні окислювачі, але вони в природі не поширені як кисень. Технічними окислювачами є: фтор, хлор, перекисень водню (H2О2). В акваріумній техніці з окислювачів застосовують тільки озон і перекисень водню, так як при разкладанні мулу вони не утворюють жодних біологічно небезпечних речовин.
Відновлення
Разом з процесами окиснення відбуваються також зворотні процеси. Ми знаємо про них з техніки видобування металів, які в природі як правило зустрічаються у вигляді оксидів.
Для отримання чистого металу, необхідно витіснити кисень з оксиду метала. Однак це можна здійснити за допомогою речовин, котрі з киснем реагують активніше, ніж з металом:
Fе2О3+ 3СО------*********9658;2Fе + 3СО2
Вуглець взаємодіє з киснем окиду метала, внаслідок чого метал відновлюється. Явище віддачі киснем електронів, зворотнє окисненню, називають відновленням. Якщо речовина відновлюється, то вона відбирає електрони. В якості відновлювачів, присутніх у воді, перш за все є органічні речовини, які утворюються як продукти розпаду, як рештки корму, калу і мертвих роослин. Вони, як правило, мають багато білка і спричиняють велике поглинання кисню. При несприятливих умовах ці речовини можуть утворювати безкисневі зони, особливо в малопротічних зонах ґрунтів. У першому прикладі атом азоту віддав электрони, він окиснився. Атом кисню відібрав електрони, тобто він відновився. В другому прикладі залізо відновилося з допомогою монооксида вуглецю, але монооксид вуглецю сам вступив в звязок з киснем, відповідно він окиснився. На цих прикладах стає зрозуміло, що процеси окисненння завжди відбуваються одночасно з процесами відновлення і завжди супроводжуються процесами переходу електронів. Ці переходи нагадують механізм зміни значень рН. Коли протони при реакціях зміни рН відбирають або віддають електрони, йдеться про електрони в процесах відновлення.
Окиснення і відновлення
Різні межі окисно-відновного потенціалу
100-0 мВ Відновлююче середовище, анаеробіозис непридатна межа для риб, безхребетних аеробних бактерій; оптимальна для анаеробних бактерій
0-150 мВ Слабо окислювальне середовище Мало аерована вода, постійна загроза для життя мешканців акваріума
150-250 мВ Окислювальне середовище, аеробіозис Добре аерована вода, нормальні умови для життя в акваріумі
250-350 мВ Сильно окислювальне середовище Дуже хороше забезпечення киснем, незначна або повна відсутність явищ відновлення
350-450 мВ Завищений ОВП (окислювано-відновлюючий потенціал) Екстремально аэрована вода з наявністю органічної субстанції; досягається інтенсивним озонуванням
450-600 мВ Екстремально високий ОВП Досягається тільки засобами добавки сильного окислювача, для життя в акваріумі мало придатна. Окислення шкірної оболонки мешканців акваріума, має сильну знезаражуючу дію.