Pääsivu - Sivukartta - Akvaario - Redox-potentiaali

M.

Redox-potentiaali ja redox-reaktiot

Redox-potentiaali kuvaa jonkin liuoksen hapetus- ja pelkistyskykyä. Sitä mitataan liuokseen kastetulla jalometallielektrodilla, ja se ilmoitetaan millivoltteina. Mitä korkeampi tuo luku on, sitä voimakkaammin aine hapettaa, alemmat lukevat sitävastoin kuvastavat pelkisteitä. Käsite redox tulee vieraskielisistä lainasanoista reduktio ja oxidaatio.

Perusteet:

Hapetus/pelkistysreaktiossa luovuttaa pelkistävä yhdiste elektroneja ja siirttyy korkeammalle tasolle (se siis hapettuu). Hapettava yhdiste ottaa elektroneja vastaan ja siirtyy alemmalle tasolle (se siis pelkistyy)

Näin ollen pelkistävässä tilassa voi tapahtua hapettumista ja hapettuneessa tilassa pelkistymistä. Koska kyseessä on elektronien siirtyminen molekyylistä toiselle, ei hapen tarvitse olla osallisena hapetus/pelkistysreaktioissa, vaikka usein näin on.

Huomautuksia

Redox-reaktion ovat tasapainoreaktioita, jotka tosin eivät mene spontaanisti ja täydellisesti kumpaankaan suuntaan. Reaktion edellytyksiin (aineiden konsentraatiot, lämpötila, pH) vaikuttamalla voidaan hapetus/pelkistys reaktoita ohjailla. Akvaariossa voidaan hapettavaa puolta parantaa hapen liukenemista edistämällä eli lisäämällä akvaarion veden happipitoisuutta ja biologista suodatusta. Vaihtamalla riittävästi vettä, voidaan vastaavasti vähentää pelkistävien yhdisteiden määrää jne.

Redox-potentiaali tai hapetus/pelkistyspotentiaali on siis mitta joka kuvastaa hapettavien ja pelkistävien yhdisteiden kokonaismäärää akvaarion vedessä.

Luonnonvesissä korkeita redox-potentiaaleja tavataan valtamerien koralliriutoilla ja jyrkissä, kirkkaissa vuoristopuroissa. Akvaariota voidaan hyvin verrata puhdistettuun jäteveteen, jonka redox-potentiaali pyrkii alaspäin mitä kauemmas vedenvaidosta ajallisesti mennään, ja akvaariossa olevien epäpuhtauksien ja aineenvaihduntatuotteiden määrä kasvaa. Nuo aineet ovat liukoisia, joten niitä ei vedessä näe, mutta mitata ne voidaan.

Kun tarkastellaan akvaarion biologista suodatusta, niin on suodattimeen tulevassa vedessä on enemmän yhdisteitä, joilla on pelkistävä vaikutus. Suodattimessa ne hapettuvat bakteeriston toimesta aerobisessa hajotuksessa.

Tasapaino siirtyy hapettavien komponenttien suuntaan ja redox-potentiaali nousee. Esimerkiksi nitrifikaatiossa (ammonumin muuttuminen nitriitin kautta nitraatiksi) käy näin, redok potentiaali nousee. Sivastoin denitrifikaatiossa, jossa nitraatti hajoaa typeksi, redox-potentiaali on alhainen.

Kun redox-potentiaali on noussut mahdollisimman korkealle akvaariossa, ei biologista hajotustoimintaa enää tapahdu, koska biologisesti hajoavia, pelkistäviä yhdisteitä ei silloin enää ole.

Redoxpotentiaalianturit

Redoxpotentiaalin mittauksessa elektrodien lankojen materiaalina käytetään jalometalleja, kuten platinaa ja kultaa. Periaatteena mittauksessa on, kuten pH:n sähköisessä mittaamisessakin, mittaelektrodin ja vertailuelektrodin välisen jännitteen mittaaminen. Jännite-eron suuruus kertoo kuinka suuri on mitattavan liuoksen hapetus- tai pelkistyskyky. Yleensä hapetus-pelkistyspotentiaalin mitta-anturit ovat yksisauva-antureita, kuten pH-anturitkin.