Gördüğümüz gibi H2 ve H+ konsantrasyonlarının her ikisi de ORP ölçüm sonucuna katkıda bulunur. H+ konsantrasyonu değişirse, H2 konsantrasyonunu sabit tutsak bile ORP de değişecektir. H2, H+ ve ORP arasındaki ilişkiye ilişkin analizimizde ORP'nin, çözünmüş H2 seviyelerindeki değişikliklere göre pH'daki değişikliklere çok daha duyarlı olduğunu gördük. “Bu neden doğru?” Bulgularımızın bir özeti:
- 1
PH ölçeği H+ konsantrasyonlarını 10'un kuvvetleri olarak ifade eder.
PH ile ilgili önceki tartışmamızda, onu hesaplamak için kullanılan denklemi göstermiştik:
PH ölçeği, 10'un katlarını kullanarak H+'daki değişiklikleri ifade eder.
PH değerinin bir birim artması H+ iyon konsantrasyonunun on kat azalması anlamına gelir (101 = 10). Bu, pH'ın iki birim artmasının yüz kat azalması (102 = 100), üç birim değişmesi ise H+'nın bin kat azalması (103 =1000) anlamına gelir.
pH değişikliklerine H+ konsantrasyonundaki üstel değişiklikler eşlik ettiğinden, pH'ta görünüşte küçük olan değişiklikler aslında gerçek H+ konsantrasyonunda çok önemli değişikliklere neden olabilir. Hidrojen suyunun pH'ı kolayca 3 birim pH'ın üzerinde değişebilir (pH'ı 7'nin altında olan hidrojen suyunu düşünürseniz daha da fazla).
Bu, farklı H2 sularının H+ konsantrasyonunun 10.000 kat veya daha fazla değişebileceği anlamına gelir! Son olarak, pH'ın yalnızca gerçek H+ konsantrasyonunun matematiksel bir temsili olduğuna dikkat edin (pH'ın birim olmadan verildiğine dikkat edin). Ancak ORP elektrodu pH değerine değil gerçek H+ konsantrasyonuna yanıt verir.
- 2
H2 konsantrasyonları doğrusal bir ölçek kullanılarak ifade edilir. H+ gibi H+ konsantrasyonlarını logaritmik bir ölçek (pH) kullanarak ifade etmekten farklı olarak, bu, litre başına miligram (mg/L) cinsinden doğrusal bir ölçek kullanır. Bu genellikle H+'dan çok daha küçük bir konsantrasyon aralığını kapsar. Sonuç olarak, H2'deki değişiklikler tipik olarak H+'daki olası büyük değişikliklerle karşılaştırıldığında nispeten küçük değişiklikleri temsil eder.
Örneğin, H2 konsantrasyonu pH gibi on katı olarak ifade edilirse, 0,5 ila 5 mg/L konsantrasyon aralığımız yalnızca on katının bir faktöründeki konsantrasyon değişikliğini temsil ediyordu (on kat değişim). Bu, pH ile mümkün olan 10.000 faktörüne bile yaklaşmadığımız anlamına geliyor.
H2 ve H+ arasındaki konsantrasyon aralıklarındaki bu eşitsizlik, H2'nin ORP ölçümü üzerinde neden pH'a göre çok daha küçük bir etkiye sahip olduğunu açıklamamıza yardımcı olur.
Bu noktada H2 seviyesindeki sadece 1 veya 2 mg/L'lik bir değişikliğin küçük göründüğünü ve aslında ORP ölçümü üzerinde fark edilemeyecek bir etkiye sahip olduğunu belirtmek önemlidir. Ancak tedavi edici fayda açısından oldukça önemlidir. ORP ölçümü bu nedenle bunu ölçmek için uygun değildir.
Bu nedenle, H2 seviyelerindeki küçük değişiklikleri ölçmek için, H2 konsantrasyonundaki sadece birkaç mg/L'lik farklılıkları ölçecek başka bir yönteme ihtiyaç vardır.
- 3
Nernst denklemi, [H+] terimi üzerinde üstel bir matematiksel işlem gerçekleştirir. Hidrojen redoks çiftini gösteren Nernst denklemiyle birlikte hidrojen gazı reaksiyon denklemine tekrar bakarsak, pH'ın ORP ölçümü üzerindeki büyük etkisinin başka bir nedenini görebiliriz:
Şekil 13'teki mavi kutuda, alt terim olan “H+]”, üst terimden [H2] farklı olarak parantezlerin dışında (kırmızı daire içine alınmış) “2” üssünü içerdiğine dikkat edin. Bu üssün nereden geldiğini görmek için aşağıdaki denkleme bakın.
Nernst denklemi artık redoks çiftinin (2H+) oksitlenmiş türlerinin indirgenmiş forma (H2) dönüştürülmesi nedeniyle, elektron sayısının (2e-) (“mol” cinsinden ölçülür) bir üs olarak ifade edilmesini gerektirmektedir. terimi için [H+] olur.
Bunun açıklaması tartışmamızın konusu değil.
Tanımı gereği elektronlarla zenginleştirme olan indirgeme için, indirgeme potansiyeli hesaplanırken indirgeme reaksiyonu için gereken elektron miktarının dikkate alınması mantıklıdır.
Bu "2" üssü, H+ konsantrasyonunun karesini almamız gerektiği anlamına gelir ([H+] terimini kendisiyle çarpmamız).
pH değeri üstel ölçekte H+ miktarını gösterdiğinden, H+ teriminin değeri aynı zamanda üstel olarak hesaplanan H+ konsantrasyonudur! Ancak [H2] terimi için üstel bir fonksiyon yoktur.
Nernst denkleminin gerektirdiği üstel matematiksel işlem, su pH'ındaki görünüşte küçük bir değişikliğin (yalnızca onda birlik) nasıl ORP ölçümü üzerinde bu kadar büyük bir etkiye yol açabileceğini açıklamaya yardımcı olur.
Karşılaştırıldığında, H2 konsantrasyonunun ORP üzerinde yalnızca nispeten önemsiz bir etkisi olacaktır.
Birlikte ele alındığında, 1'den 3'e kadar olan noktalar, pH'daki görünüşte küçük değişikliklerin bile neden gerçek H+ konsantrasyonunda katlanarak daha büyük değişiklikleri temsil ettiğini açıkça göstermektedir. Sonuç olarak, pH'ın ORP ölçümü üzerindeki büyük etkisi, H2'nin küçük etkisinin üstesinden gelir ve esasen ORP ölçümünü "kontrol eder".
Randy Sharpe'ın kitabından alıntı: "Çözünmüş H2, pH ve redoks potansiyeli arasındaki ilişki"
