AQUACENTRUM

Das Wasserstoff-Redox-Paar

Während es in der Chemie viele Redoxpaare gibt, beschäftigen wir uns bei der Diskussion von Wasserstoffwasser und ORP mit einem bestimmten Redoxpaar, dem Redoxpaar H+/ H2 4. Zuvor zeigten wir die Gleichung mit welcher die Redoxreaktion beschrieben werden kann, bei der zwei Wasserstoffionen (2H+) zwei Elektronen (2e-) aufnehmen, um ein Molekül H2-Gas zu bilden.

In Equation 3 nun können Sie die zwei Spezies sehen, aus denen das Redoxpaar besteht. „H+“ ist die oxidierte Form von Wasserstoff, die selbst keine Elektronen enthält, und „H2“ ist die reduzierte Form, die zwei Elektronen enthält (siehe Figure 3). Da das H+-Ion ein einzelnes Proton ist, das keine Elektronen spenden kann, kann es nur als Oxidationsmittel wirken und Elektronen aufnehmen.

Zusammenhang zwischen dem geloesten H2 - ph-Wert und Redoxpotential Oxidation Equation 3

Da das H2-Molekül umgekehrt zwei Elektronen enthält, kann es (unter den richtigen Bedingungen) diese abgeben und als reduzierendes (oder antioxidatives) Mittel wirken. Später werden wir sehen, wie die gleichzeitige Gegenwart von H2-Gas und H+-Ionen im Wasser ein negatives ORP erzeugt.

pH

Wie wir später sehen werden, hat der pH-Wert des getesteten Wasserstoffwassers einen starken Einfluss auf die ORP-Messung. Daher ist es wichtig, einige grundlegende Konzepte zum pH-Wert zu verstehen.

Wasserstoffionen sind die Säurekomponente in Wasser. Je höher also die H+-Io-nenkonzentration ist, desto saurer ist das Wasser. Der pH-Wert, der für „Potential von Wasserstoff“ (lateinisch „potentia Hydrogenii“) steht, ist ein Maß für die Konzentration von Wasserstoffionen (H+) im Wasser. Bei einer mengenmäßigen Betrachtung von Atomen, Molekülen, Ionen usw. können die Zahlen extrem groß oder klein werden.

Die pH-Skala wurde daher als eine bequeme Möglichkeit entwickelt, diese Arten von Zahlen in Zehnerpotenzen (Exponenten) auszudrücken, anstatt äquivalente (aber schwerfälligere) mathematische Ausdrücke wie 1×10-7 oder 0,0000001 zu verwenden.

Die pH-Skala, die von 0 bis 14 reicht, ist eine logarithmische Skala, in der die Konzentration von H+-Ionen als negative Potenz von 10 ausgedrückt wird. Equation 4 ist die Gleichung zur Berechnung des pH-Wertes.

Zusammenhang zwischen dem geloesten H2 - ph-Wert und Redoxpotential Oxidation und Reduktion Equation 4

Da der pH-Wert eine logarithmische Funktion ist, bedeutet jede Änderung des pH-Werts um den Wert 1 eine zehnfache Änderung der Wasserstoffionenkonzentration. Infolgedessen werden sehr große Änderungen der H+-Konzentration in Zehnerpotenzen ausgedrückt.
Das Vorhandensein des Minuszeichens vor der „log“-Funktion ermöglicht, dass der pH-Wert der Einfachheit halber nur in positiven Zahlen ausgedrückt wird, bedeutet aber auch, dass Erhöhungen des pH-Werts eine Abnahme der Konzentration darstellen (und umgekehrt).

Der Name „Wasserstoff“ kann sich auf eine von vier verschiedenen Arten beziehen:

1) H+, positives Wasserstoffion
2) H, Wasserstoffatom
3) H-, negatives Wasserstoffion
4) H2, Wasserstoffmolekül / molekularer Wasserstoff

 

Der Begriff „pH“ bezieht sich immer auf H+, das positive Wasserstoffion.

Zusammenhang zwischen dem geloesten H2 - ph-Wert und Redoxpotential Table 2

Ein pH-Wert von Null enthält daher eine sehr hohe Konzentration an H+-Ionen, während ein pH-Wert von 14 eine sehr niedrige H+- Konzentration aufweist. Das „Potential von Wasserstoff“ wird oft irrtümlich als „das Potential von Wasserstoffgas“ bezeichnet. Der pH-Wert ist jedoch nicht mit gelöstem H2-Gas verbunden.

Die Zugabe von reinem H2-Gas in Wasser (z.B. durch Sprudeln) ändert den pH-Wert des Wassers nicht. Bestimmte Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffwasser können jedoch indirekt den pH-Wert des Wassers erhöhen.
Zum Beispiel wird in einem basischen Ionisierer während der Elektrolyse von Wasser (die H+-Ionen zu H2-Gas an der Kathode reduziert) der pH-Wert des Wassers erhöht. Der Anstieg des pH-Werts wird aber nicht durch die Anwesenheit von H2-Gas herbeigeführt. Der eigentliche Grund ist der Verbrauch von H+-Ionen (Säure) und die Zunahme des Gehalts an OH- -Ionen (Base).
Vor kurzem wurden neue Wasserstoffwasser-Technologien entwickelt, die darauf abzielen, den Gehalt an gelöstem Wasserstoff zu maximieren und gleichzeitigWasser mit einem pH-Wert nahe dem Neutralpunkt zu produzieren.

Table 2 zeigt die Beziehung zwischen dem pH-Wert und der Wasserstoffionenkonzentration. Die Konzentration von H+-Ionen bestimmt, ob das Wasser sauer (unter 7) oder basisch (über 7) ist, wobei 7 einen neutralen pH-Wert darstellt. Diese Tabelle hilft uns, die exponentielle (logarithmische) Beziehung zwischen dem pH-Wert und der tatsächlichen Anzahl (Konzentration) von H+-Ionen zu sehen. Da das H+-Ion eine der beiden Spezies im Redox-Paar ist, ist es nicht verwunderlich, dass der pH-Wert des Wassers einen direkten Einfluss auf die ORP-Messung hat. Im nächsten Abschnitt werden wir die Nernst-Gleichung vorstellen, ein mathematisches Werkzeug, das uns helfen wird, diesen Einfluss zu bewerten.

Auszug aus dem Buch von Randy Sharpe: „Der Zusammenhang zwischen gelöstem H2, pH-Wert und Redoxpotential“

No comments yet.

Schreiben Sie einen Kommentar

Cookie-Einstellung

Bitte treffen Sie eine Auswahl. Weitere Informationen zu den Auswirkungen Ihrer Auswahl finden Sie unter Hilfe.

Treffen Sie eine Auswahl um fortzufahren

Ihre Auswahl wurde gespeichert!

Hilfe

Hilfe

Um fortfahren zu können, müssen Sie eine Cookie-Auswahl treffen. Nachfolgend erhalten Sie eine Erläuterung der verschiedenen Optionen und ihrer Bedeutung.

  • Alle Cookies zulassen:
    Jedes Cookie wie z.B. Tracking- und Analytische-Cookies.
  • Nur First-Party-Cookies zulassen:
    Nur Cookies von dieser Webseite.
  • Keine Cookies zulassen:
    Es werden keine Cookies gesetzt, es sei denn, es handelt sich um technisch notwendige Cookies.

Sie können Ihre Cookie-Einstellung jederzeit hier ändern: AGB. AGB

Zurück