ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ,

[M.D.Jeorgick]

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ,
rH

Окислением называется отдача электронов, в результате чего степень окисления элемента повышается. Восстановлением называется присоединение электронов, в результате чего степень окисления элемента понижается.

Окислительные и восстановительные процессы тесно связаны между собой, так как химическая система только тогда может отдавать электроны, когда другая система их присоединяет. Такие системы называются окислительно-восстановительными.
Превращения веществ, при которых происходит перенос электронов , называются окислительно-восстановительными реакциями.

Восстановитель и окислитель, различающиеся только числом электронов, образуют окислительно-восстановительную пару, например, Cl2/Cl-. В окислительно-восстановительной реакции всегда участвуют две окислительно-восстановительные пары. Например, в реакции

2K + Cl2 => 2K+Cl-
это пары Cl2/Cl- и K/K+.

Окислительно-восстановительный (редокс-) потенциал служит количественой мерой окислительной способности редокс-системы по сравнению со стандартным водородным электродом. Окислительно-восстановительные пары, потенциал которых по отношению к стандартному водородному электроду отрицателен, действуют на систему как восстановители. Окислительно-восстановительный потенциал измеряется в вольтах. Методика определения редокс-потенциала весьма сложна и требует наличия сложного и дорогостоящего оборудования, так что к большому сожалению в аквариумистике на практике применяется крайне редко.

Самым мощным окислителем в природной и аквариумной воде является кислород. С химической точки зрения существуют и более сильные окислители, но они не играют в природе существенной роли. Ему противостоит, как восстановитель, комплекс, состоящий в основном из азотсодержащих веществ, образовавшихся в результате разложения органических остатков и группа соединений металлов с переменной валентностью (например, железа). То есть по отношению к толще воды атмосфера играет роль поставщика окислителя, а дно - поставщика восстановителей.

Для составления представления о "питательном климате" в воде наилучшим образом подходит такой показатель, как rH. Он вычисляется по формуле

rH = Е/28,9 + 2рН,

где Е - редокс-потенциал в мВ, при допущении, что при изменении рН на 1 единицу потенциал Е меняется на 57,5 мВ (при температуре 18оС).

Так же как и величина рН по определению представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, так и rH - отрицательный десятичный логарифм давления водородных ионов в редокс-системе. Как не одни водородные ионы определяют рН раствора, так не одни они пределяют и rH окислительно-восстановительной системы. Но как при помощи рН можно определенным образом охарактеризовать систему кислота-щелочь, так и при помощи rH можно определенным образом охарактеризовать редокс-систему.

Величина rH изменяется от 0 до 42. Увеличение rH соответствует увеличению окислительных свойств системы. Величина rH 0 соответствует системе с очень сильными восстановительными свойствами, в то время как rH 42 соответствует потенциалу так называемого кислородного электрода (такой величины rH можно достичь в растворах очень сильных окислителей, например, хромпике). Обычно о системе с rH выше 25 говорят как и об окислительной, а с rH меньше 20 - как о восстановительной. При этом не следует забывать, что понятия окислительный и восстановительный - относительно.

40-42 Атмосфера кислорода (наибольшая степень окисления
35 сильное окисление
30 умереное окисление
25 слабое окисление
20 слабое восстановление
15 умеренное восстановление
10 сильное восстановление
0-5 Атмосфера водорода (наибольшая степень восстановления)

Подобно тому как лишь часть диапазона рН применима в аквариумистике, так и лишь часть диапазона rH приемлема для жизни рыб и растений. Это диапазон от 16 до 36. Нормальный же диапазон для питания растений 27-36.

В различных опытах и замерах вод в аквариумах установлено, что водные растения не имеют конкретного числового значения оптимума rH, а предпочитают какие-то небольшие его диапазоны. Самую низкую ступень с диапазоном 27,5 - 28,5 явно занимают криптокорины.

На практике можно встретить аквариумы с rH 28,5, но ниже редко. Большинство аквариумов имеют rH около 29 и образуют нормальный "питательный климат" для растений родов Echinodorus, Heteranthera, Vallisneria и др., а rH выше 30 подходит для Elodea, Cabomba, Myriophyllum и зеленым водорослям.