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什么是ORP(氧化还原电位)



什么是氧化还原电位(ORP)?

氧化还原电位(ORP)或氧化还原是指示液体氧化或还原程度的量度。例如,水可能是中等程度的氧化(例如,充气水),强度氧化(例如,氯化水或过氧化氢溶液)或还原性的(例如,厌氧微生物活跃的环境)。简而言之,  ORP是对水的清洁度及其分解污染物能力的度量。 该测量具有多种应用,例如检查饮用水的安全卫生或监视流体是否适合厌氧微生物过程。

什么是氧化和还原?
氧化和还原是涉及反应中电子交换的相关化学过程。氧化是指化学物质失去电子时的状态。还原是指化学物质获得电子时,因此还原与氧化相反。氧化和还原都可以在同一反应中发生,因此,通常将涉及氧化和还原的反应称为氧化还原反应。
例如,让我们看一下氧气与氢气反应生成水的反应:
Ò 2 + 2H 2   -  2H 2 ö
如果我们仔细观察水分子,将其写为(H +)2(O -2),则可以将其视为O -2和H +两种离子的组合,由于它们的得失而带电荷电子:
2H + + O -2-   (H +)2(O -2)
电子带有负电荷,因此水分子中的氧原子获得了两个电子,最终带有-2电荷:
O + 2e中-  - Ø -2
在上述反应中,氧原子由于获得电子而被还原。
水分子中的两个氢原子各自失去一个电子,最终带有+1电荷:
2  - 2H + + 2e中-
在该反应中,氢原子被氧化,因为它们各自失去电子。


反应

 
氧化还是还原?

 
O + 2e中-  - Ø -2

 
氧原子获得电子。

氧原子被还原。

 
^ h - ^ h + + E -

 
氢原子失去电子。


氢原子被氧化。

 
O 2 + 2H 2  --2H 2 O

 
氧原子被还原。


氢原子被氧化。

 


在氧气与氢气反应生成水的过程中,氧气从氢气中接受电子,因此可以说氢气被氧气氧化了。同样,我们也可以说氧被氢还原。
一些常见的氧化过程包括有机物分解以及铁转化为铁锈(氧化铁)。

电子和ORP规模

通过以上讨论,您可能会猜出“氧化”一词的来源。氧气非常擅长接受来自其他原子的电子,这确实是环境中最常见的氧化过程类型。由此,我们可能还假设包含氧气的环境是氧化环境。在这种环境下,铁会生锈,并可能发生有氧呼吸。
可能还会有人猜测还原性环境就是没有氧气的环境。这种环境通常包括作为厌氧活性产物的溶解气体,例如甲烷,硫化氢和氢气。
接受来自其他化合物的电子的化学物质(例如氧气)称为氧化剂,而释放电子的物质(例如甲烷或氢)称为还原剂。
流体氧化或还原的程度(以ORP表示)取决于各种氧化剂和还原剂的存在和强度。还可以将ORP视为代表电子的可用性。由于还原剂会释放电子,因此还原环境是电子相对可用的环境。相反,氧化环境是电子相对缺乏的环境。
ORP表示为电位(电压)。一般而言,还原环境由负读数指示,而氧化环境由正读数指示。表示ORP的最常见单位是毫伏(mV),大多数电表可以读取-1000 mV至+1000 mV的值。负值或正值越极端,流体还原或氧化的程度就越大。