redox, mitt försök till förklaring

[jonasroman]

Kära vänner, här kommer ett försök att oerhört enkelt försöka förklara redox, ORP. Jag är inte kemist och gör inte anspråk på att förklaringen är perfekt, men ni får min syn på redox/ORP:

 

Redox:

I ett vatten(akvarievatten i detta fall), så sker ständigt sk oxidationer och reduktioner av kemiska ämnen. En oxidation av ett ämne är på kemispråk när ett ämne förlorar en elektron, eller en vätejon. En reduktion av ett ämne är omvänt när ett ämne tar emot en elektron, eller en vätejon.

 

När tex ett organiskt kolväte "förbränns" av bakterier, så avlägsnas väteatomerna från kolvätet, så bara CO2 till slut blir kvar. Detta är alltså en oxidation av kolvätet. Om en järnjon, som har laddning 2+, Fe2+,  blir oxiderat, så avger den en elektron,och övergår  till fe3+. osv. Omvänt, om CO2 tar emot vätejoner, och på det sättet byggs upp till ett större kolväte, så är detta en reduktion av CO2, och om trevärt järn, Fe3+, tar emot en elektron, och blir till Fe2+, så är det en reduktion av järnet. 

 

Som ni nu kanske ser, så måste det för varje oxidation ske en samtidig reduktion, och för varje reduktion en samtidig oxidation. Därför att, om ett ämne oxideras, dvs avger vätejoner eller elektroner, så måste ju dessa elektroner/vätejoner tas emot av någon annan molekyl/atom...dvs samtidigt som ett ämne oxideras genom att det avger elektroner/vätejoner, så reduceras ett annat, det ämne som tar emot dessa avgångna elektroner/vätejoner. 

 

Om vi nu då tex har ett antal stora organiska kolväten i vattnet, så kan alltså dessa oxideras till CO2..men för att det skall ske så måste det alltså enligt ovan finnas ämnen som kan på samma gång ta emot dessa vätejoner o elektroner som oxidationen innebär, och själva reduceras. OM oxidationen kommer ske, beror på alltså om det finns tillräckligt mkt sådana elektron/vätejons-mottagare, eller sk oxidatorer. Exempel på sådana oxidatorer är syre, nitrat, sulfat, ozon, Fe3+, etc. 

 

För varje oxidation eller reduktion, krävs en viss kraft för att den skall ske. Om vi tex vill reducera nitrat till kvävgas, så krävs det en mkt hög reduktionsvillighet och låg oxidationsvillighet i miljön, för att nitratreduktionen skall ske. Redoxpotentialen blir ett sorts mått på styrkan i miljöns förmåga att oxidera eller reducera. Ju lägre redoxpotential desto lättare är det att ämnen blir reducerade, och ju högre redoxpotential desto lättare blir ämnen oxiderade. 

 

Olika ämnen har olika nivåer/gränsvärden, för när dom kan bli reducerade eller oxiderade. Ligger då inte redoxen på denna nivå så kommer inte den önskvärda reduktionen eller oxidationen att inträffa.

 

Ngr exempel: 1) I själva karet vill vi att organiska ämnen enkelt skall oxideras, så vi får ett rent vatten och inte så mkt gulämnen osv. Säg att dessa organiska ämnena har rätt så låg villighet till att bli oxiderade, så dom kommer inte oxideras förrän redox går över 400mv. Ja, de betyder att under 400mv så kommer ämnena inte oxideras utan förbli som dom är. 

2) Nitrat vill vi reducera till kvävas. Nitrat har ganska låg villighet till det, dvs först vid ett redox på -150mv, så kan/kommer nitrat reduceras. Dvs vid ett redox över -150mv kommer nitrat ej reduceras till kvävgas. 

3) Sulfat vill reduceras till svavelväte. Sulfat har ännu lägre villighet att reduceras än nitrat o kräver därför ännu lägre redox för att reduktionen skall kunna ske, dvs först vid redox under -300mv, kommer sulfat kunna reduceras till svavelväte.

4) Vårt tillförda organiska kol vill vi skall reduceras till CO2, dvs förbrännas. Villigheten att oxideras för kolväte är stor, så det behövs inte mer än kanske mer än 0mv i redox för att det aktuella kolvätet skall oxideras till CO2, dvs vi har i akvariet goda förutsättningar för att denna oxidation skall ske.

5) medan en annan organisk molekyl, kanske ett gult humusämne, har en låg villighet att oxideras, varvid det ej kommer oxideras förrän redox är över 400mv. 

 

Gränsvärden är inte exakta.

 

Sammanfattning: Redoxvärdet är ett mått på sannolikheten för att en aktuell reduktion eller oxidation skall kunna ske, och gränsvärdena är olika för varje specifik redoxreaktion. Och själva redoxvärdet utgörs av en sorts summa av alla oxidativa och reduktiva krafter i ett vatten, där en oxidation är när ett ämne avger en elektron/väteatom, och en reduktion när ett ämne tar emot en elektron/vätejon. 

 

/Jonas Roman

[BatmanGefle]

Jag gillar dina "snabba" förklaringar. Att de (enligt dig själv) inte är exakta gör inget för mig, det är helheten som är viktig (Googla Terry Pratchets term 'lie-to-children', för det är det du gör och iaf för mig funkar det bra).

Skickat från min Electrophorus electricus med Tapatalk

[Lasse]

Bara lite om gränser. Enligt min erfarenhet oxideras gulämnen vid betydligt lägre Redox än 400. Beroende på startnivån av redoxen när jag börjat dosera ozon så har gulämnena oxideras från runt 200 mV. Denitrifikation sker enligt min erfarenhet i ganska stor utsträckning mellan -20 mV och 150 mV.

 

MVH Lasse

[jonasroman]

On 17 juli 2016 at 19:22, BatmanGefle sa:

Jag gillar dina "snabba" förklaringar. Att de (enligt dig själv) inte är exakta gör inget för mig, det är helheten som är viktig (Googla Terry Pratchets term 'lie-to-children', för det är det du gör och iaf för mig funkar det bra).

Skickat från min Electrophorus electricus med Tapatalk

tack för härlig feedback:_)

 

[jonasroman]

On 17 juli 2016 at 19:50, Lasse sa:

Bara lite om gränser. Enligt min erfarenhet oxideras gulämnen vid betydligt lägre Redox än 400. Beroende på startnivån av redoxen när jag börjat dosera ozon så har gulämnena oxideras från runt 200 mV. Denitrifikation sker enligt min erfarenhet i ganska stor utsträckning mellan -20 mV och 150 mV.

 

MVH Lasse

Bra kommentar @Lasse. Det var därför jag just skrev att gränsvärdens var inte exakta...mest som exempel. Så det stämmer säkert dina iakttagelser. Detta med redox är lite svårt för man kan inte alltid jämföra mellan två olika system osv. I min reaktor tex så sker inte ngn denitrifikation vid så höga redox som du noterat denitrifikation, utan där gäller ungefär dom värdena jag angav som exempel, men när jag försöker läsa på så ser gränsvärdena väldigt olika ut i olika artiklar. Så ditt påpekande är bra, att man skall absolut inte ta "mina" gränser som exakta värden utan bara som exempel. Huvudsyftet med min lilla text var mer att förklara de grova dragen o tänket:-)

 

Mvh

Jonas