Hidrojen redoks çifti

Kimyada çok sayıda redoks çifti olmasına rağmen, hidrojen, su ve ORP'yi tartışırken belirli bir redoks çiftiyle, H+/H2 4 redoks çiftiyle uğraşıyoruz. Daha önce iki hidrojenin olduğu redoks reaksiyonunu tanımlamak için kullanılabilecek denklemi göstermiştik. iyonlar (2H+), bir H2 gazı molekülü oluşturmak için iki elektronu (2e-) kabul eder.

Şimdi Denklem 3'te redoks çiftini oluşturan iki türü görebilirsiniz. “H+” hidrojenin kendisi elektron içermeyen oksitlenmiş formudur ve “H2” ise iki elektron içeren indirgenmiş formudur (bkz. Şekil 3). H+ iyonu elektron bağışlayamayan tek bir proton olduğundan yalnızca oksidan olarak hareket edebilir ve elektronları kabul edebilir.

Tersine, H2 molekülü iki elektron içerdiğinden, (doğru koşullar altında) bunları bağışlayabilir ve indirgeyici (veya antioksidan) bir madde olarak görev yapabilir. Daha sonra H2 gazı ve H+ iyonlarının sudaki eş zamanlı varlığının nasıl negatif bir ORP oluşturduğunu göreceğiz.

Daha sonra göreceğimiz gibi, test edilen hidrojen suyunun pH'ının ORP ölçümü üzerinde güçlü bir etkisi vardır. Bu nedenle pH ile ilgili bazı temel kavramları anlamak önemlidir.

Hidrojen iyonları sudaki asit bileşenidir. H+ iyon konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa su o kadar asidik olur. “Hidrojenin potansiyeli” (Latince “potentia hidrojenii”) anlamına gelen pH değeri, sudaki hidrojen iyonlarının (H+) konsantrasyonunun bir ölçüsüdür. Atomları, molekülleri, iyonları vb. nicel açıdan ele aldığımızda sayılar aşırı büyük veya küçük olabilir.

Bu nedenle pH ölçeği, 1 × 10-7 veya 0,0000001 gibi eşdeğer (ancak daha hantal) matematiksel ifadeler kullanmak yerine, bu tür sayıları on'un kuvvetleri (üsler) cinsinden ifade etmenin uygun bir yolu olarak geliştirildi.

0 ila 14 arasında değişen pH ölçeği, H+ iyonlarının konsantrasyonunun 10'un negatif kuvveti olarak ifade edildiği logaritmik bir ölçektir. Denklem 4, pH değerini hesaplamak için kullanılan denklemdir.

pH logaritmik bir fonksiyon olduğundan, pH'taki 1'lik herhangi bir değişiklik, hidrojen iyonu konsantrasyonunda on katlık bir değişikliği temsil eder. Sonuç olarak H+ konsantrasyonundaki çok büyük değişiklikler on'un kuvvetleriyle ifade edilir.
"Log" fonksiyonunun önünde eksi işaretinin bulunması, kolaylık sağlamak amacıyla pH'ın yalnızca pozitif sayılarla ifade edilmesine olanak tanır, ancak aynı zamanda pH'taki artışların konsantrasyondaki azalmaları temsil ettiği anlamına da gelir (ve tam tersi).

Dolayısıyla sıfır pH değeri çok yüksek H+ iyonu konsantrasyonu içerirken, 14 pH değeri çok düşük H+ konsantrasyonuna sahiptir. “Hidrojenin potansiyeli” sıklıkla yanlışlıkla “hidrojen gazının potansiyeli” olarak anılır. Ancak pH, çözünmüş H2 gazıyla ilişkili değildir.

Suya saf H2 gazı eklemek (örneğin köpürtme yoluyla) suyun pH'ını değiştirmez. Ancak hidrojenli su üretimine yönelik bazı işlemler dolaylı olarak suyun pH'ını artırabilir.
Örneğin, bazik bir iyonlaştırıcıda suyun elektrolizi sırasında (H+ iyonlarını katotta H2 gazına indirger), suyun pH'ı artar. Ancak pH'taki artış H2 gazının varlığından kaynaklanmaz. Asıl sebep H+ iyonlarının (asit) tüketilmesi ve OH- iyonlarının (baz) içeriğinin artmasıdır.
Son zamanlarda, pH'ı nötre yakın olan su üretirken çözünmüş hidrojen içeriğini maksimuma çıkarmayı amaçlayan yeni hidrojenli su teknolojileri geliştirildi.

Tablo 2 pH ile hidrojen iyonu konsantrasyonu arasındaki ilişkiyi göstermektedir. H+ iyonlarının konsantrasyonu suyun asidik (7'nin altında) veya bazik (7'nin üzerinde) olduğunu belirler; 7, nötr pH'ı temsil eder. Bu tablo, pH ile H+ iyonlarının gerçek sayısı (konsantrasyon) arasındaki üstel (logaritmik) ilişkiyi görmemize yardımcı olur. H+ iyonu redoks çiftindeki iki türden biri olduğundan suyun pH'ının ORP ölçümü üzerinde doğrudan etkisinin olması şaşırtıcı değildir. Bir sonraki bölümde bu etkiyi değerlendirmemize yardımcı olacak matematiksel bir araç olan Nernst denklemini tanıtacağız.

Randy Sharpe'ın kitabından alıntı: "Çözünmüş H2, pH ve redoks potansiyeli arasındaki ilişki"

Kitap alıntısının bağlantısı
E-kitap bağlantısı