Окислительно-восстановительный потенциал

(редокс-потенциал).

Если пластинку из инертного металла (например, платины) опустить в раствор, содержащий одновременно и окисленную, и восстановленную форму вещества, то пластинка будет выступать в качестве переносчика электронов. В растворе установится равновесие между окисленной и восстановленной формами, а на пластинке возникнет окислительно-восстановительный потенциал. Рассчитать величину этого потенциала можно с помощью уравнения Нернста — Петерса, в котором под знаком логарифма находится выражение, обратное выражению для константы равновесия процесса восстановления. Рассмотрим несколько примеров.

 

Пример 7.5.

Пример 7.6.

или в упрощенном виде при температуре 25°С

Преобразование этого уравнения позволяет выразить зависимость редокс-потенциала потенциала от значения pH среды:

Анализируя примеры 5 и 6, можно сделать вывод о значительном влиянии среды на величину редокс-потенциала.

Если в полуреакции не участвуют ионы Н⁺ или ОН^-, то величина восстановительного потенциала не зависит от кислотности среды; если они принимают участие в процессе восстановления, то величина этого потенциала будет уменьшаться или увеличиваться с изменением pH раствора.

Для характеристики биологических окислительно-восстановительных процессов используется стандартный биологический редокс-потенциал (Е°), рассчитываемый для температуры 25 или 37°С (298 или 310 К) и при pH = 7 (концентрации окисленной и восстановленной форм 1 моль/л).

Понятие о диффузионном и мембранном потенциалах.

Рассмотрим сосуд, в котором находятся два разных электролита или два одинаковых, но с различными концентрациями, которые разделены перегородкой. При удалении последней возникнет диффузионный потенциал (Е_д) — разность потенциалов между слоями жидкости, возникающая в результате различных скоростей диффузии катионов и анионов (пример — рис. 1).

Рис. 7.1. Механизм возникновения диффузионного потенциала.

Если скорость движения катионов больше скорости движения анионов (а именно это чаще наблюдается в жидкостях организма), то в более разбавленном растворе возникает положительный заряд, и жидкость в этой области заряжается положительно, в то время как более концентрированная часть раствора оказывается заряженной отрицательно. Положительный заряд начинает тормозить движение катионов и ускорять движение анионов. Через некоторое время скорости движения ионов сравниваются и потенциал исчезает.