Elektroliz sırasında katottaki elektronlar H+ iyonlarına bağlanır.
Serbest elektronlar olarak suda dolaşmazlar.
Artık "ORP"deki "P"yi anladığımıza göre, "oksidasyon" anlamına gelen "O" ve "indirgenme" anlamına gelen "R" harflerini de tartışmalıyız. Yükseltgenme ve indirgeme reaksiyonları, elektronların iki farklı tür (iyonlar, atomlar veya moleküller) arasında aktarıldığı, bir türün elektron kazandığı (elektron eksikliği) ve diğerinin elektron bağışladığı (fazla elektron) kimyasal reaksiyonlardır. Kimyacılar bu reaksiyonlara "redoks" reaksiyonları adını verirler.
Yükseltgenme ve indirgeme reaksiyonları her zaman birlikte meydana gelir; Bir tür elektron kaybettiğinde, diğer tür bu elektronları kazanmak zorundadır. Elektron kaybeden türler oksitlenir, elektron kazanan türler azalır. Elektronlarla ilgili olarak oksidasyonu (elektron kaybı) ve redüksiyonu (elektron kazancını) hatırlamanın basit bir yolu anımsatıcı "OIL-RIG"dir (İngilizce: "Oksidasyon Kayıptır, İndirgeme Kazançtır", çevirisi: "Yükseltgenme kayıptır, indirgeme kazançtır" Kâr").
Elektron konfigürasyonları bir maddenin kimyasal özelliklerini belirlediğinden, elektronların transferi reaksiyona katılanların elektron konfigürasyonlarında bir değişikliğe yol açar. Bu, orijinal maddeden farklı kimyasal özelliklere sahip ürünler yaratır.
Suyun elektrolizi sırasında H2 ve O2 gazı üreten reaksiyonlar, suya daldırılan anot ve katotta aynı anda meydana gelen oksidasyon ve redüksiyon reaksiyonlarına örnektir. Elektroliz sırasında katot, hidrojen iyonlarını2 hidrojen moleküllerine indirgeyen elektronları sağlar. Denklem 1, negatif katotta H2 gazının oluşumunu açıklamaktadır.
Reaktifler, hidrojen iyonları (H+) ve elektronlar (katot tarafından sağlanan e-), denklemin sol tarafındadır.
Sağda tek bir ürün var, moleküler hidrojen gazı (H2).
İki hidrojen iyonu (2H+), katottan elektronları (2e-) kabul ederek iki hidrojen atomu (2H+) oluşturdukları ve daha sonra bir hidrojen molekülü (H2) oluşturacak şekilde "eşleştikleri" için indirgenmeye uğrarlar.
Şekil 3, bu denklemin indirgeme reaksiyonunun resimli bir temsilini göstermektedir:
Reaksiyondan önce iki H+ iyonunun elektronsuz (sadece protonlu) olduğuna dikkat edin. Son ürün, iki elektronu paylaşan H2 molekülüdür. Elektronlar yüklü parçacıklar olduğundan, elektronlardaki bu fark, iki tür arasında bir enerji potansiyeline neden olur.
Bu iki parça, suda çözündüğünde suyun çalışma potansiyelini temsil eder ve tıpkı Şekil 2'deki pil gibi, ölçüm cihazının platin elektrotunun yüzeyinde buna karşılık gelen bir voltaj potansiyeli (ORP) oluşturur. Her iki tipin de konsantrasyonundaki (3) herhangi bir değişiklik, ORP elektrotunda üretilen voltaj potansiyelinde bir değişikliğe yol açar.
Yükseltgenme ve indirgeme konusunu bırakmadan önce, her indirgeme reaksiyonuna eşzamanlı bir oksidasyon reaksiyonunun eşlik etmesi gerektiğinden bahsettiğimizi hatırlayalım. Denklem 2, hidroksit iyonlarının (OH-) oksijen gazı (O2), su (H2O) ve elektronlar üretmek üzere oksitlendiği pozitif anotta elektroliz sırasında eşlik eden oksidasyon reaksiyonunu gösterir.
Bu elektronlar, güç kaynağının pozitif terminaline bağlı olan anoda geri gönderilir.
Anot ve katotta üretilen sular normalde karışamayacak şekilde bir membranla birbirlerinden izole edildiğinden, ikincil tüpten (alt asitli su tüpü) gelen suda pozitif ORP ölçülür.
Bunun nedeni ise bu suyun H+/H2 redoks çifti yerine pozitif indirgeme potansiyeline sahip başka bir redoks çifti (genellikle bir oksijen türü) içermesidir.
Kahverengi gaz jeneratörleri gibi membran kullanmayan diğer cihaz türleri, hem çözünmüş oksijen hem de hidrojen gazı içeren bir su üretir. Bu nedenle bu su, nötre yakın bir pH'ta hem oksitleyici hem de indirgeyici redoks çiftlerini içerir. ORP hakkındaki tartışmamız hidrojen gazı üreten katottaki reaksiyona odaklandığından, anot reaksiyonunu ayrıntılı olarak incelemek için zaman harcamayacağız.
Randy Sharpe'ın kitabından alıntı: "Çözünmüş H2, pH ve redoks potansiyeli arasındaki ilişki"
