|
|
11.10.2008, 09:28
|
#1
|
Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест)
Бан за нарушения
Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,785
Поблагодарил(а) : 5,790
Поблагодарили 17,704 раз(а) в 6,927 сообщениях
11.10.2008, 09:28
Рейтинг:
(2 голосов - 4.50 средняя оценка)
В данном посте я не пртендую ни на какое авторство или собственные мысли, просто жизнь заставила заняться редокс-потенциалом.
Итак:
Что такое редокс-потенциал ?
"Редокс-потенциал, или окислительно-восстановительный потенциал. Этот показатель связан с уровнем загрязненности аквариумной воды органическими веществами, а также с возрастом аквариума. С понятием редокс-потенциала тесно связана сукцессия аквариума как сложной биологической системы (другими словами, его естественное развитие). Недавно установленный аквариум характеризуется высокими значениями редокс---потенциала, в таком аквариуме наблюдается очень хороший рост длинностебельных, мелколистных растений, например таких, как кабомбы. Затем, по мере старения аквариума, его редокс-потенциал немного снижается, и наблюдается активный рост многих видов эхинодорусов. Впоследствии редокс-потенциал становится совсем низким, и индикатором этого может служить, например, хороший рост криптокорин. Поддерживать редокс--потенциал на определенном уровне можно путем регулярного ухода за аквариумом, чистки грунта, подмены воды и т.д. Сильно повышает редокс-потенциал применение ультрафиолетовых облучателей и озонаторов аквариумной воды."
http://www.aquarian.spb.ru/article/article_17.html
Неплохие статьи о редокс-потенциале и его влиянии на жизнь:
http://www.coralwater.org.ua/water/08.html
http://sad-kardinal.narod.ru/lib/books/secakfi/13.htm
Жаркая полемика на форуме между Кокан и M.D.Jeorgick (да простят меня оба):
http://aquaforum.kiev.ua/showthread....ED%F6%E8%E0%EB
Методы определения редокс-потенциала:
1. Более простой но долгий метод:
http://www.vitawater.ru/aqua/hydro/okisl.shtml
2. Более сложный но быстрый метод:
http://zoolife.com.ua/pageid127.html
__________________
С уважением, Сергей Таранченко
|
Просмотров: 94134
|
19 пользователей поблагодарили Starcomputer за данный пост:
|
Alex5211 (23.09.2009), B.W. (18.11.2009), Chaiinik (13.10.2008), Dellmoon (26.10.2014), EnergoAlex (18.03.2010), ikhtiandr (11.10.2008), Johnny122 (06.03.2011), mhunter (02.01.2010), olegznam (06.11.2010), S V (17.03.2010), Sunrise (02.09.2009), Vassabi (17.08.2010), Анатолий (06.03.2011), Андрей_Т (10.05.2010), Б.Эльза (17.11.2009), Есенин (10.09.2013), Мамай (04.05.2011), симен горбкнкофф (03.02.2009), Тараскин (17.11.2009) |
11.10.2008, 13:08
|
#2
|
Живу я тут
Регистрация: 28.06.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 757
Поблагодарил(а) : 831
Поблагодарили 833 раз(а) в 397 сообщениях
|
Відповідь: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Starcomputer
|
Сергей, это методы приблизительного определения окисляемости, а не редокс-потенциала.
Редокс-потенциал измеряется с помощью редокс-электрода, электрода сравнения и милливольтметра с большим входным сопротивлением.
|
|
|
9 пользователей поблагодарили Володя Череп за данный пост:
|
|
11.10.2008, 16:25
|
#3
|
Бан за нарушения
Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,785
Поблагодарил(а) : 5,790
Поблагодарили 17,704 раз(а) в 6,927 сообщениях
|
Ну я же сразу сказал, что моих мыслей в этом посте нет. Просто если это имеет значение для аквариума, то странно почему эта тема никогда не поднималась ? Если нет, пусть будет считаться "Для любознательных". А каких-то серьезных знаний по редокс-потенциалу у меня (я боюсь что и у многих на форуме) нет (и вообще, мой любимый раздел - Самоделкин, гляньте в профиль, но любознательность вроде не порок). Поэтому просьба ко всем: не пинать меня, тем более что в посте НЕТ ни одной моей мысли, а сплошные ссылки, и поделиться своими знаниями на популярном уровне .
Начало этой истории можно посмотреть здесь:
http://aquaforum.kiev.ua/showthread.php?t=26542&page=3
Володя Череп, спасибо, первый раз на форуме кто-то обратился ко мне по имени, а не по нику
Ну а по существу:
Как меряется редокс-потенциал я конечно прочитал за ночь (было время, пока ждал результатов тестов), в акваконтроллере есть вход для подключения такого датчика. Вот только вопрос - насколько это имеет значение, чтобы тратиться на датчик ?
|
|
|
Пользователь, который поблагодарил Starcomputer за данный пост:
|
|
11.10.2008, 20:07
|
#4
|
Бан за нарушения
Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,785
Поблагодарил(а) : 5,790
Поблагодарили 17,704 раз(а) в 6,927 сообщениях
|
Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Serpentarius
Думаю, это имеет смысл либо при массовом выращивании растений, либо для любителей научного подхода, либо при наличии свободных денег и здорового любопытства.
|
2 moderator:
Думаю есть смысл закрыть эту неудачную тему.
P.S. Лучше я буду писать в своем любимом разделе - Самоделки !
__________________
С уважением, Сергей Таранченко
|
|
|
12.10.2008, 05:36
|
#5
|
Бан за нарушения
Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,785
Поблагодарил(а) : 5,790
Поблагодарили 17,704 раз(а) в 6,927 сообщениях
|
Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Serpentarius
Не считаю тему неудачной - о РедОкс-потенциале на нашем форуме мало данных. Сергей, если не возражаете - после того, как выскажутся желающие, сделаете дайджест. Работа предстоит большая и серьезная - искать полезную информацию по крупицам. Не возражаете?
|
Ok !
Но я не профессионал !!!
__________________
С уважением, Сергей Таранченко
|
|
|
Реклама помогает развиваться |
|
11.10.2008, 22:17
|
#6
|
Любитель отечественной флоры и фауны
Регистрация: 03.11.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 5,563
Поблагодарил(а) : 4,179
Поблагодарили 3,075 раз(а) в 1,438 сообщениях
|
Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Serpentarius
а окисляемость воды приблизительно указывает на степень загрязненности воды растворимыми органическими соединениями, которые расходуют кислород, растворенный в воде
|
Почему только органических? При низком ред-оксе и окисляемость будет выше, даже при отсутствии органических "загрязнений". Эти два показателя связаны прямой зависимостью, разница только в методике.
__________________
Ψ http://florastim.com.ua/
|
|
|
11.10.2008, 22:57
|
#7
|
Живу я тут
Регистрация: 28.06.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 757
Поблагодарил(а) : 831
Поблагодарили 833 раз(а) в 397 сообщениях
|
Відповідь: Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Кокан
Почему только органических?
|
Потому что неорганических восстановителей в аквариумной воде, значительно меньше, чем органических.
Цитата:
Сообщение от Кокан
Эти два показателя связаны прямой зависимостью, разница только в методике.
|
Нет, Костя, между окисляемостью (она же ХПК) и редокс-потенциалом зависимость более сложная - примерно такая, как между KH и pH.
|
|
|
4 пользователей поблагодарили Володя Череп за данный пост:
|
|
11.10.2008, 23:17
|
#8
|
Любитель отечественной флоры и фауны
Регистрация: 03.11.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 5,563
Поблагодарил(а) : 4,179
Поблагодарили 3,075 раз(а) в 1,438 сообщениях
|
Ответ: Відповідь: Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Володя Череп
Потому что неорганических восстановителей в аквариумной воде, значительно меньше, чем органических.
|
Вот именно поэтому она больше похожа на прямую, чем на ту, что напоминает зависимость между KH и pH.
Добавлено через 38 секунд
В воде пресноводного аквариума.
__________________
Ψ http://florastim.com.ua/
Последний раз редактировалось Кокан; 11.10.2008 в 23:18..
Причина: Добавлено сообщение
|
|
|
11.10.2008, 23:26
|
#9
|
Живу я тут
Регистрация: 28.06.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 757
Поблагодарил(а) : 831
Поблагодарили 833 раз(а) в 397 сообщениях
|
Відповідь: Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Интересно, каким это образом принадлежность восстановителей к классу органических соединений изменяет характер зависимости между ХПК и редоксом?
|
|
|
12.10.2008, 16:11
|
#10
|
Любитель отечественной флоры и фауны
Регистрация: 03.11.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 5,563
Поблагодарил(а) : 4,179
Поблагодарили 3,075 раз(а) в 1,438 сообщениях
|
Ответ: Відповідь: Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Володя Череп
Интересно, каким это образом принадлежность восстановителей к классу органических соединений изменяет характер зависимости между ХПК и редоксом?
|
Наверное я не прав.
Володя объясни мне что это за
зависимость непрямая.
Но начни с объяснения что такое ред-окс раствора.
Я знаю только о потенциале металлического электрода каким боком это экстраполируют на раствор - ну не понимаю я.
Цитата:
Сообщение от Кокан
"...при измерении окисляемости мы добавляем чуждый окислитель, заведомо более активный чем все, присутствующие в системе." То есть устраняем "под ноль" ВСЮ восстановительную составляющую системы, тем самым, определяя её размер.
|
__________________
Ψ http://florastim.com.ua/
Последний раз редактировалось Кокан; 12.10.2008 в 18:39..
|
|
|
12.10.2008, 08:35
|
#11
|
Растениевод
Регистрация: 09.05.2006
Адрес: Киев
Сообщений: 650
Поблагодарил(а) : 199
Поблагодарили 921 раз(а) в 276 сообщениях
|
Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Наряду с приблизительностью этого показателя (а по другому он просто не может быть, тк в его формулу входит РН, одна из самых колеблющихся величин) и сложностью его определения, Я это ронятие отношу к разряду интуитивных, а не точных, что вполне вписывается во всю аквариумистику.
|
|
|
2 пользователей поблагодарили Глеб за данный пост:
|
|
13.10.2008, 00:09
|
#12
|
Живу я тут
Регистрация: 28.06.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 757
Поблагодарил(а) : 831
Поблагодарили 833 раз(а) в 397 сообщениях
|
Несмотря на радикальные упрощения, получился довольно длинный текст. Дабы не утруждать заинтересовавшихся читателей чтением всех частей, текст поделен на три части. В первой части объясняется понятие окислительно-восстановительного потенциала (Eh) раствора. Во второй части объясняется физический смысл редокс-потенциала (rH). В третьей части приводится простейший вариант связи между rH и окисляемостью.
__________________________________________
Часть 1. Понятие окислительно-восстановительного потенциала (Eh) раствора
Начнем с металлических электродов.
Возьмем, например, цинковый электрод, являющий собой цинковую пластину, состоящую из нейтральных атомов Zn. Этот электрод погрузим в раствор, в котором содержатся ионы Zn 2+ (2+ – заряд ионов цинка). При переходе атома цинка с поверхности электрода в раствор атом Zn «оставляет» два электрона на цинковом электроде и превращается в ион цинка Zn 2+ – таким образом, цинк окисляется. Для потенциала такого электрода можно записать следующий вариант уравнения Нернста:
E = E0 + 0,059 / n * lg ( a(Zn 2+) )
E0 – константа, зависящая от металла – так называемый стандартный окислительно-восстановительный потенциал. Значение этой константы для различных металлов есть в справочниках, в таблице стандартных окислительно-восстановительных потенциалов или стандартных электродных потенциалов. Для цинка E0 = -0,76 В.
0,059 – константа, равная значению выражения RT/(F*lg(e)) при температуре 25 градусов (R, F и e – физические и математические константы, T – температура в Кельвинах)
n – количество электронов, теряемое атомами цинка при переходе в раствор. В данном случае n=2.
a(Zn 2+) – активность ионов цинка в растворе. Эта величина приближенно равняется молярной концентрации ионов цинка.
Предположим, что у нас есть еще один электрод, например, из кадмия. (Примечание: пары кадмия токсичны, поэтому экспериментировать с кадмиевым электродом в реальной жизни не надо!) Допустим, что в нашем растворе имеются также ионы кадмия. При переходе иона кадмия из раствора на поверхность кадмиевого электрода ион Cd 2+ «забирает» два электрона с кадмиевого электрода и превращается в нейтральный атом Cd – т.е. кадмий восстанавливается. Потенциал кадмиевого электрода описывается таким же уравнением:
E’ = E0’ + 0,059 / n * lg ( a(Cd 2+) )
E0’ = -0,40 В - стандартный окислительно-восстановительный потенциал для кадмия
Если соединить электроды между собой проводом, то между электродами возникнет электрический ток. Электроны с цинкового электрода «побегут» по проводу на кадмиевый электрод. Атомы Zn на поверхности цинкового электрода будут отдавать электроны – т.е. окисляться, переходя при этом в раствор. Концентрация ионов цинка в растворе – a(Zn 2+) – будет увеличиваться. При каждом увеличении этой концентрации в 10 раз значение lg ( a(Zn 2+) ) будет увеличиваться на единицу, а потенциал E цинкового электрода будет возрастать на 0,059 / 2 * 1 = 29,5 мВ.
Ионы Cd 2+ вблизи кадмиевого электрода будут принимать электроны, «прибежавшие» по проводу с цинкового электрода – т.е. ионы Cd 2+ будут восстанавливаться, осаждаясь при этом на поверхности кадмиевого электрода. Их концентрация в растворе – a(Cd 2+) – будет уменьшаться. При каждом уменьшении этой концентрации в 10 раз значение lg ( a(Cd 2+) ) будет уменьшаться на единицу, а потенциал E’ кадмиевого электрода будет падать на 29,5 мВ.
Процесс окисления цинка и восстановления кадмия будет продолжаться до тех пор, пока потенциалы электродов не уравняются между собой. В этот момент можно сказать, что между двумя окислительно-восстановительными системами – Zn 2+/ Zn и Cd 2+/Cd – установилось равновесие: E = E’ = Eh. Если мы измерим концентрацию ионов цинка или ионов кадмия, то сможем даже рассчитать равновесный потенциал Eh:
Eh = E0 + 0,059 / n * lg ( a(Zn 2+) ) = E0’ + 0,059 / n * lg ( a(Cd 2+) )
Возьмем теперь те же электроды – цинковый и кадмиевый, разотрем их в порошок и насыплем этот порошок в раствор. (Примечание: пары кадмия токсичны, поэтому экспериментировать с кадмиевым электродом в реальной жизни не надо!) Будут происходить те же процессы: атомы Zn на поверхности частиц металлического цинка будут окисляться, а сами частицы цинка – растворяться. И, наоборот, ионы Cd 2+ будут восстанавливаться на поверхности частиц металлического кадмия, а сами частицы кадмия будут увеличиваться в массе и размерах. В данном случае для передачи электронов от частиц металлического цинка к частицам металлического кадмия провод не нужен, так как металлические частицы соприкасаются друг с другом в растворе. Мы не можем измерить разность потенциалов между электродами по причине отсутствия электродов, но мы точно так же можем сказать, что со временем между нашими окислительно-восстановительными системами установится равновесие и можем рассчитать равновесный окислительно-восстановительный потенциал, измерив концентрацию ионов цинка или ионов кадмия.
Точно такие же процессы происходят и в остальных – металлических и неметаллических – окислительно-восстановительных системах, например, в системе нитрат / нитрит, H+/газообразный водород H2, газообразный кислород O2/вода H2O. Потенциалы этих систем задаются уравнениями:
E = E0 + 0,059 / n * lg ( a(окисленная форма вещества) / a(восстановленная форма вещества) )
Если окисленная форма вещества являет собой ионы в растворе, то ее активность – a(окисл. форма вещества) – приближенно равна молярной концентрации ионов в растворе. Если в реакции участвует несколько таких ионов, то активность необходимо подносить в степень, равную стехиометрическому коэффициенту этого иона. Если окисленная форма вещества являет собой газ (например, кислород O2), то ее активность равняется парциальному давлению газа, пребывающему в равновесии с раствором. Для воды и твердой фазы активность равняется единице.
Если мы «понаблюдаем» за каждой окислительно-восстановительной системой достаточно долгое время, то увидим, что в рамках этой системы активности окисленных и восстановленных форм вещества изменяются до момента уравнивания потенциалов всех таких систем. Если же мы добавим новую окислительно-восстановительную систему в наш раствор, например, погрузим в раствор платиновый электрод, то потенциал новой системы со временем также уравняется с потенциалами всех остальных систем.
Этот общий для всех ОВ-систем равновесный потенциал называется окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) раствора. Он обозначается символом Eh и выражается в вольтах или в милливольтах.
__________________________________________
Часть 2. Физический смысл редокс-потенциала (rH)
Теперь надо бы написать несколько слов о физическом смысле такого понятия, как редокс-потенциал раствора, обозначаемый символом rH и выражаемый в условных единицах. Запишем уравнение Нернста для окислительно-восстановительной системы H+/газообразный водород H2:
Eh = E0 + 0,059 / 2 * lg( [H+]^2 / P(H2) )
E0 – стандартный ОВ-потенциал для водорода: E0 = 0.
[H+]^2 – активность ионов водорода, равная молярной концентрации этих ионов, в квадрате, так как в реакции восстановления водорода участвует два иона водорода.
P(H2) – парциальное давление газообразного водорода, находящемся в равновесии с раствором.
Учитывая, что E0 = 0, а lg( [H+]^2 / P(H2) ) = lg([H+]^2) - lg P(H2) = -2*pH - lg P(H2), можем записать такое уравнение:
Eh = 0,059 / 2 * (-2*pH - lg P(H2) )
или
- lg P(H2) = Eh / 0,0295 + 2*pH
Учитывая, что rH = Eh / 0,0295 + 2*pH , можно сделать вывод, что rH = - lg P(H2). Теперь проясняется физический смысл этого понятия: редокс-потенциал rH – это отрицательный логарифм парциального давления водорода над раствором, ОВП которого равен Eh.
__________________________________________
Часть 3. Простейший вариант связи между rH и окисляемостью
Теперь осталось совсем немного – выяснить характер зависимости между редокс-потенциалом rH и окисляемостью. Окисляемостью называется концентрация восстановителей, содержащихся в воде, которые можно окислить тем или иным окислителем, и выраженная в миллиграммах атомарного кислорода на литр воды. Если предположить, что в аквариумной воде отсутствуют вещества, которые нельзя окислить перманганатом калия, то можно записать такое равенство:
молярная концентрация восстановителей = окисляемость * k1
где k1 – некоторый коэффициент пересчета
Для редокс-потенциала можно записать такое равенство:
rH = Eh / 0,0295 + 2*pH = E0 / 0,0295 + 2 / n * lg ( a(окисленная форма вещества) / a(восстановленная форма вещества) ) + 2*pH
В простейшем случае – если в воде имеется только одна окислительно-восстановительная система – молярная концентрация восстановителей равняется молярной концентрация восстановленной формы вещества в единственной ОВ-системе:
a(восстановленная форма вещества) = молярная концентрация восстановителей = Окисляемость * k1
Следовательно
rH = E0 / 0,0295 + 2 / n * lg ( a(окисленная форма вещества) / (Окисляемость * k1) ) + 2*pH
В последнем уравнении просматривается логарифмическая зависимость rH от окисляемости.
Напомню, что зависимость pH от KH также логарифмическая. Наверное, более точной аналогией зависимости rH от окисляемости является даже не зависимость между pH и KH, а зависимость между pH и CO2.
Последний раз редактировалось Володя Череп; 13.10.2008 в 02:57..
Причина: подобрал более подходящую пару металлов
|
|
|
11 пользователей поблагодарили Володя Череп за данный пост:
|
alkravi (26.07.2012), Chaiinik (13.10.2008), S V (17.03.2010), Serpentarius (13.10.2008), Starcomputer (13.10.2008), Sunrise (02.09.2009), Vassabi (17.08.2010), Б.Эльза (17.11.2009), Кокан (13.10.2008), Мамай (08.02.2011), Михаил Погребиский (14.10.2008) |
13.10.2008, 01:28
|
#13
|
Любитель отечественной флоры и фауны
Регистрация: 03.11.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 5,563
Поблагодарил(а) : 4,179
Поблагодарили 3,075 раз(а) в 1,438 сообщениях
|
Ответ: Відповідь: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Володя Череп
Наверное, более точной аналогией зависимости rH от окисляемости является даже не зависимость между pH и KH, а зависимость между pH и CO2.
|
Вот так понятнее.
Добавлено через 10 минут
Кстати мы тут в мат. определении зависимости запутались. Прямая заначит только то, что она не обратная, но не значит, что она линейная или нелинейная. А может прямая или обратная можно применять только в сочитании с "пропорциональность" я точно не помню.
Но смысл в том, что есть зависимость, описываемая достаточно простой формулой. Это то, что я имел ввиду.
__________________
Ψ http://florastim.com.ua/
Последний раз редактировалось Кокан; 13.10.2008 в 01:58..
Причина: Добавлено сообщение
|
|
|
13.10.2008, 02:07
|
#14
|
Живу я тут
Регистрация: 28.06.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 757
Поблагодарил(а) : 831
Поблагодарили 833 раз(а) в 397 сообщениях
|
Відповідь: Ответ: Відповідь: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
Цитата:
Сообщение от Кокан
Но смысл в том, что есть зависимость, описываемая достаточно простой формулой. Это то, что я имел ввиду.
|
Понятно. Но простая формула будет только в простейшем случае - для одной окислительно-восстановительной системы. В реальной жизни ОВ-систем гораздо больше одной, поэтому зависимость между rH и окисляемостью надо задавать в виде системы нелинейных уравнений. В общем случае, явно выразить rH через окисляемость не получится.
|
|
|
13.10.2008, 02:30
|
#15
|
Любитель отечественной флоры и фауны
Регистрация: 03.11.2003
Адрес: Киев
Сообщений: 5,563
Поблагодарил(а) : 4,179
Поблагодарили 3,075 раз(а) в 1,438 сообщениях
|
Ответ: Редокс-потенциал, что это и с чем его едят (дайджест) ===www.aquaforum.ua===
В смысле, титруя перманганатом = атомарным кислородом мы можем определить конц. всех восстановителей, но не даёт информации о всех окислителях в системе?
Но ведь система то в состоянии равновесия....
__________________
Ψ http://florastim.com.ua/
|
|
|
|
|
Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
|
|
Ваши права в разделе
|
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения
HTML код Выкл.
|
|
|
Текущее время: 10:54. Часовой пояс GMT +3.
|