रेडॉक्स प्रणाली. रेडॉक्स प्रतिक्रियांचे प्रकार

(OB) आणि OB - इलेक्ट्रोड्स.

ऑक्सिडेशन-रिडक्शन मेकॅनिझमवर अवलंबून, विविध ओएम प्रणाली दोन प्रकारांमध्ये विभागल्या जाऊ शकतात:

1 ला प्रकार: OM – प्रणाली ज्यामध्ये रेडॉक्स प्रक्रिया केवळ इलेक्ट्रॉनच्या हस्तांतरणाशी संबंधित असते, उदाहरणार्थ: Fe³ + +ē ↔ Fe² +

2रा प्रकार: ओबी प्रणाली ज्यामध्ये रेडॉक्स प्रक्रिया केवळ इलेक्ट्रॉनच्या हस्तांतरणाशीच नाही तर प्रोटॉनच्या हस्तांतरणाशी देखील संबंधित आहे, उदाहरणार्थ:

C 6 H 4 O 2 + 2H + +2ē ↔ C 6 H 4 (OH) 2

क्विनोन हायड्रोक्विनोन

MnO 4 - + 8H + + 5ē ↔ Mn² + + 4H 2 O

OM सिस्टीमच्या संयोगाने अक्रिय धातूला ऑक्सिडेशन-रिडक्शन किंवा रेडॉक्स इलेक्ट्रोड म्हणतात आणि या इलेक्ट्रोडमध्ये उद्भवणाऱ्या संभाव्यतेला ऑक्सिडेशन-रिडक्शन (OR) किंवा रेडॉक्स पोटेंशिअल म्हणतात.

जड धातू लाल पदार्थाच्या कमी झालेल्या ऑक्सिडाइज्ड ऑक्समध्ये इलेक्ट्रॉन्सच्या हस्तांतरणात मध्यस्थ असल्याने संभाव्य-निर्धारित प्रतिक्रियेमध्ये केवळ अप्रत्यक्ष भाग घेते.

जेव्हा जड धातूला द्रावणात बुडवले जाते ज्यामध्ये जास्त प्रमाणात ऑक्सिडाइज्ड लोह असते, तेव्हा धातूची प्लेट सकारात्मक चार्ज होते (चित्र 10 अ)

लोखंडाच्या कमी झालेल्या प्रकारामुळे, प्लॅटिनम पृष्ठभाग नकारात्मक चार्ज होतो (चित्र 10 b).

तांदूळ. 10. ओबी संभाव्यतेचा उदय

एका आयनमधून दुसऱ्या आयनमध्ये इलेक्ट्रॉन्सचे हस्तांतरण धातूच्या पृष्ठभागावर डीईएस तयार करण्यास कारणीभूत ठरते.

इंटर-इलेक्ट्रॉन एक्सचेंज मेटलशिवाय शक्य आहे. परंतु Fe²+ आणि Fe³+ आयन वेगवेगळ्या प्रकारे सोडवले जातात आणि इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणासाठी ऊर्जा अडथळा दूर करणे आवश्यक आहे. इलेक्ट्रॉन्सचे Fe²+ आयनपासून धातूमध्ये आणि धातूच्या पृष्ठभागावरून Fe³+ आयनमध्ये होणारे संक्रमण कमी सक्रियता उर्जेद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे.

Fe²+ आणि Fe³+ आयनची क्रिया समान असल्यास, प्लॅटिनम प्लेट सकारात्मक चार्ज केली जाते, कारण Fe³+ आयनची इलेक्ट्रॉन-स्वीकारकर्ता क्षमता Fe²+ च्या इलेक्ट्रॉन-दाता क्षमतेपेक्षा जास्त आहे.

पीटर्स समीकरण.

OM चे परिमाणवाचक अवलंबित्व - OM - सिस्टीम (φ°r) च्या प्रकृतीवरील संभाव्यता, ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी झालेल्या फॉर्मच्या क्रियाकलापांचे गुणोत्तर, तापमान आणि हायड्रोजन आयनांच्या क्रियाकलापांवर पीटर्स समीकरणाद्वारे स्थापित केले जाते.

1 ला प्रकार: φr = φ°r + ∙ ln

2रा प्रकार: φr = φ°r + ∙ ln

जेथे φr - OB - संभाव्य, V;

φ°r - मानक OB - संभाव्य, V;

z ही OB प्रक्रियेत भाग घेणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या आहे;

a (Ox) - ऑक्सिडाइज्ड फॉर्मची क्रिया, mol/l;

a (लाल) - कमी करणाऱ्या फॉर्मची क्रिया, mol/l;

m ही प्रोटॉनची संख्या आहे;

a(n +) – हायड्रोजन आयनची क्रिया, mol/l.

स्टँडर्ड ओबी पोटेंशिअल ही एक अक्रिय धातू आणि सोल्युशन यांच्यातील इंटरफेसमध्ये उद्भवणारी संभाव्य क्षमता आहे, ज्यामध्ये ऑक्सिडाइज्ड फॉर्मची क्रिया कमी केलेल्या फॉर्मच्या क्रियाकलापांच्या बरोबरीची असते आणि दुसऱ्या प्रकारच्या प्रणालीसाठी, याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन आयनची क्रिया एकता सारखी असते.

उलट करण्यायोग्य इलेक्ट्रोडचे वर्गीकरण.

इलेक्ट्रोड्सच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वाचे परीक्षण केल्यावर, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की संभाव्य-निर्धारित प्रक्रियेत सामील असलेल्या पदार्थांच्या गुणधर्मांनुसार, तसेच त्यांच्या डिझाइननुसार, सर्व उलट करता येण्याजोग्या इलेक्ट्रोड खालील गटांमध्ये विभागले गेले आहेत:

पहिल्या प्रकारचे इलेक्ट्रोड;

दुसऱ्या प्रकारचे इलेक्ट्रोड;

आयन निवडक इलेक्ट्रोड;

रेडॉक्स इलेक्ट्रोड.

1. गॅल्व्हॅनिक सेल ही एक प्रणाली आहे जी वापरण्याऐवजी कार्य तयार करते, म्हणून घटकाच्या ईएमएफला सकारात्मक मूल्य मानणे उचित आहे.

2. घटकाच्या EMF ची गणना उजव्या इलेक्ट्रोडच्या संभाव्यतेच्या संख्यात्मक मूल्यातून डाव्या इलेक्ट्रोडच्या संभाव्यतेचे संख्यात्मक मूल्य वजा करून केली जाते - “उजवे प्लस” नियम. म्हणून, घटक सर्किट असे लिहिले आहे की डावा इलेक्ट्रोड नकारात्मक आहे आणि उजवा इलेक्ट्रोड सकारात्मक आहे.

3. पहिल्या आणि दुसऱ्या पंक्तीच्या कंडक्टरमधील इंटरफेस एका ओळीद्वारे दर्शविला जातो: Zn׀ZnSO4; CuSO4

4. दुस-या प्रकारच्या कंडक्टरमधील इंटरफेस ठिपकेदार रेषेने चित्रित केला आहे: ZnSO4 (p) ׃ CuSO4 (p)

5. जर इलेक्ट्रोलाइट ब्रिज दुसऱ्या प्रकारच्या दोन कंडक्टरमधील इंटरफेसमध्ये वापरला गेला असेल, तर तो दोन ओळींद्वारे नियुक्त केला जातो: ZnSO4 (р) ׀׀ CuSO4 (р).

6. एका टप्प्याचे घटक स्वल्पविरामाने विभक्त केलेले लिहिले आहेत:

Pt|Fe³+, Fe²+ ; Pt, H2 |HCl(p)

7. इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण असे लिहिले आहे की ऑक्सिडायझिंग फॉर्ममधील पदार्थ डावीकडे आणि रिड्युसिंग फॉर्ममध्ये उजवीकडे स्थित आहेत.

रेडॉक्स प्रतिक्रियांचे एक विशिष्ट वैशिष्ट्य म्हणजे प्रतिक्रिया करणारे कण - आयन, अणू, रेणू आणि कॉम्प्लेक्स दरम्यान इलेक्ट्रॉनचे हस्तांतरण, परिणामी या कणांची ऑक्सिडेशन स्थिती बदलते, उदाहरणार्थ

Fe2+? e? = Fe3+.

सोल्युशनमध्ये इलेक्ट्रॉन जमा होऊ शकत नसल्यामुळे, दोन प्रक्रिया एकाच वेळी घडल्या पाहिजेत - नुकसान आणि अधिग्रहण, म्हणजेच काही कणांचे ऑक्सीकरण आणि इतर कण कमी होण्याची प्रक्रिया. अशा प्रकारे, कोणतीही रेडॉक्स प्रतिक्रिया नेहमी दोन अर्ध-प्रतिक्रियांच्या स्वरूपात दर्शविली जाऊ शकते:

aOx1 + bRed2 = aRed1 + bOx2

मूळ कण आणि प्रत्येक अर्ध-प्रतिक्रियाचे उत्पादन हे रेडॉक्स जोडपे किंवा प्रणाली बनवतात. वरील अर्ध-प्रतिक्रियांमध्ये, Red1 हे Ox1 ला संयुग्मित केले जाते आणि Ox2 हे Red1 ला संयुग्मित केले जाते.

द्रावणातील कणच नव्हे तर इलेक्ट्रोड देखील इलेक्ट्रॉन दाता किंवा स्वीकारणारे म्हणून काम करू शकतात. या प्रकरणात, रेडॉक्स प्रतिक्रिया इलेक्ट्रोड-सोल्यूशन इंटरफेसवर होते आणि त्याला इलेक्ट्रोकेमिकल म्हणतात.

रेडॉक्स प्रतिक्रिया, सर्व रासायनिक अभिक्रियांप्रमाणे, एक किंवा दुसर्या अंशापर्यंत उलट करता येण्याजोग्या असतात. प्रतिक्रियांची दिशा एका रेडॉक्स अर्ध-प्रतिक्रियाच्या प्रणालीच्या घटकांच्या इलेक्ट्रॉन-दात्याच्या गुणधर्मांच्या गुणोत्तराने आणि दुसऱ्याच्या इलेक्ट्रॉन-स्वीकारकर्त्याच्या गुणधर्मांद्वारे निर्धारित केली जाते (जर समतोल बदलावर परिणाम करणारे घटक स्थिर असतील तर). रेडॉक्स प्रतिक्रिया दरम्यान इलेक्ट्रॉनची हालचाल क्षमता निर्माण करते. अशा प्रकारे, संभाव्य, व्होल्टमध्ये मोजले जाते, हे कंपाऊंडच्या रेडॉक्स क्षमतेचे मोजमाप म्हणून काम करते.

सिस्टीमच्या ऑक्सिडेटिव्ह (रिडक्टिव्ह) गुणधर्मांचे परिमाणात्मक मूल्यांकन करण्यासाठी, रासायनिक अक्रिय पदार्थापासून बनविलेले इलेक्ट्रोड द्रावणात बुडवले जाते. फेज इंटरफेसमध्ये, इलेक्ट्रॉन एक्सचेंज प्रक्रिया उद्भवते, ज्यामुळे संभाव्यतेचा उदय होतो, जे सोल्यूशनमधील इलेक्ट्रॉनच्या क्रियाकलापांचे कार्य आहे. द्रावणाची ऑक्सिडायझिंग क्षमता जितकी जास्त असेल तितके संभाव्य मूल्य जास्त असेल.

सिस्टमच्या संभाव्यतेचे परिपूर्ण मूल्य मोजले जाऊ शकत नाही. तथापि, जर आपण रेडॉक्स प्रणालींपैकी एक मानक म्हणून निवडली तर, निवडलेल्या उदासीन इलेक्ट्रोडकडे दुर्लक्ष करून, त्याच्या तुलनेत इतर कोणत्याही रेडॉक्स सिस्टमची क्षमता मोजणे शक्य होईल. H+/H2 प्रणाली, ज्याची संभाव्यता शून्य असल्याचे गृहीत धरले जाते, ती मानक म्हणून निवडली जाते.

तांदूळ. १.

1. प्लॅटिनम इलेक्ट्रोड.

2. हायड्रोजन वायूचा पुरवठा.

3. एक आम्ल द्रावण (सामान्यतः HCl) ज्यामध्ये H+ = 1 mol/l ची एकाग्रता.

4. पाण्याचा सील जो हवेतून ऑक्सिजनच्या प्रवेशास प्रतिबंध करतो.

5. इलेक्ट्रोलाइटिक ब्रिज (केंद्रित केसीएल सोल्यूशनचा समावेश आहे), जे तुम्हाला गॅल्व्हॅनिक सेलच्या दुसऱ्या अर्ध्या भागाला जोडण्याची परवानगी देते.

हायड्रोजन इलेक्ट्रोडच्या सापेक्ष मानक परिस्थितीत मोजल्या जाणाऱ्या कोणत्याही रेडॉक्स प्रणालीच्या संभाव्यतेला या प्रणालीची मानक क्षमता (E0) म्हणतात. जर प्रणाली ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून कार्य करते आणि हायड्रोजन इलेक्ट्रोडवर ऑक्सिडेशन अर्ध-प्रतिक्रिया होत असेल तर मानक संभाव्यता सकारात्मक मानली जाते:

किंवा नकारात्मक जर प्रणाली कमी करणाऱ्या एजंटची भूमिका बजावत असेल आणि हायड्रोजन इलेक्ट्रोडवर अर्ध-प्रतिक्रिया कमी होईल:

मानक संभाव्यतेचे परिपूर्ण मूल्य ऑक्सिडायझिंग एजंट किंवा कमी करणाऱ्या एजंटची "ताकद" दर्शवते.

मानक क्षमता - थर्मोडायनामिक प्रमाणित मूल्य - हे एक अतिशय महत्त्वाचे भौतिक-रासायनिक आणि विश्लेषणात्मक पॅरामीटर आहे जे एखाद्याला संबंधित प्रतिक्रियेच्या दिशेचे मूल्यमापन करण्यास आणि समतोल परिस्थितीत प्रतिक्रिया करणाऱ्या कणांच्या क्रियाकलापांची गणना करण्यास अनुमती देते.

विशिष्ट परिस्थितीत रेडॉक्स प्रणालीचे वैशिष्ट्य करण्यासाठी, वास्तविक (औपचारिक) संभाव्य E0 ची संकल्पना वापरली जाते, जी ऑक्सिडाइज्ड आणि संभाव्य-निर्धारित आयनांच्या प्रारंभिक सांद्रतामध्ये दिलेल्या विशिष्ट सोल्यूशनमध्ये इलेक्ट्रोडवर स्थापित केलेल्या संभाव्यतेशी संबंधित असते. 1 mol/l आणि इतर सर्व घटकांच्या द्रावणाची निश्चित एकाग्रता समान आहेत.

विश्लेषणात्मक दृष्टिकोनातून, वास्तविक संभाव्यता मानक संभाव्यतेपेक्षा अधिक मौल्यवान असतात, कारण प्रणालीचे खरे वर्तन मानकानुसार नव्हे तर वास्तविक संभाव्यतेद्वारे निर्धारित केले जाते आणि ते नंतरचे आहे जे एखाद्याला एखाद्या घटनेच्या घटनेचा अंदाज लावू देते. विशिष्ट परिस्थितीत रेडॉक्स प्रतिक्रिया. प्रणालीची वास्तविक क्षमता आंबटपणा, द्रावणातील परदेशी आयनांच्या उपस्थितीवर अवलंबून असते आणि विस्तृत श्रेणीमध्ये बदलू शकते.

मातीच्या रासायनिक गुणधर्मांच्या निर्मितीमध्ये, रेडॉक्स प्रक्रिया अग्रगण्य स्थानांपैकी एक व्यापतात. मातीच्या क्षितिजाची रेडॉक्स स्थिती निर्धारित करणारे सर्वात महत्त्वाचे घटक म्हणजे जमिनीतील हवेतील ऑक्सिजन आणि मातीचे द्रावण, लोह, मँगनीज, नायट्रोजन, सल्फर, सेंद्रिय पदार्थ आणि सूक्ष्मजीव यांचे ऑक्साइड आणि प्रोटॉक्साइड संयुगे.

ऑक्सिडेशन आणि घट प्रतिक्रिया नेहमी एकाच वेळी होतात. प्रतिक्रियेत भाग घेणाऱ्या एका पदार्थाचे ऑक्सिडेशन दुसऱ्या पदार्थाच्या घटासह होते.

रेडॉक्स प्रक्रिया ही प्रक्रिया म्हणून समजली जाते ज्यामध्ये संभाव्य टप्पा म्हणून, पदार्थाच्या एका कणातून दुसऱ्या कणात इलेक्ट्रॉनचे हस्तांतरण समाविष्ट असते. ऑक्सिडेशन ही एक प्रतिक्रिया आहे ज्यामध्ये पदार्थामध्ये ऑक्सिजन जोडला जातो किंवा पदार्थ हायड्रोजन किंवा इलेक्ट्रॉन गमावतो. घट म्हणजे पदार्थाद्वारे ऑक्सिजनची हानी आणि पदार्थामध्ये हायड्रोजन किंवा इलेक्ट्रॉन जोडणे.

ऑक्सिडेशन-रिडक्शन पोटेंशिअल (ORP) वापरून मातीची रेडॉक्स प्रतिक्रियांची क्षमता मोजली जाते.

हायड्रोजनच्या सापेक्ष रेडॉक्स संभाव्यतेला एह म्हणतात. हे मूल्य मातीच्या निर्मितीच्या प्रक्रियेदरम्यान तयार होणाऱ्या ऑक्सिडायझिंग एजंट्स आणि रिड्युसिंग एजंट्सच्या एकाग्रता आणि गुणोत्तरावर अवलंबून असते. मातीच्या क्षितिजांमध्ये विशिष्ट रेडॉक्स प्रणालीच्या अस्तित्वामुळे, जमिनीत बुडवलेल्या इलेक्ट्रोडच्या जोडीचा वापर करून मिलिव्होल्टमधील संभाव्य फरक (Eh) निश्चित करणे शक्य आहे. वेगवेगळ्या प्रकारच्या माती आणि मातीच्या क्षितिजांमधील Eh मूल्ये 100-800 mV च्या श्रेणीत बदलतात आणि कधीकधी नकारात्मक मूल्ये असतात. Eh चे मूल्य पर्यावरण, वनस्पती आणि सूक्ष्मजीवांच्या ऍसिड-बेस परिस्थितीवर लक्षणीयपणे अवलंबून असते.

मातीच्या परिस्थितीत, रेडॉक्स प्रतिक्रियांमध्ये सामील असलेल्या घटकांचा एक महत्त्वपूर्ण भाग घन टप्प्यांद्वारे दर्शविला जातो. घन टप्प्यांचा समावेश असलेल्या प्रतिक्रियांमध्ये, हे घटक प्रतिक्रिया देईपर्यंत माती खूप बफरिंग होईल. बफर क्षमता ही कोणत्याही बाह्य प्रभावाखाली ORP मधील बदलांना तोंड देण्याची मातीची क्षमता आहे. ही संकल्पना नैसर्गिक डायनॅमिक परिस्थितीत मातीच्या रेडॉक्स प्रणालीची स्थिरता दर्शवते आणि त्याला डायनॅमिक बफरिंग म्हटले जाऊ शकते. नैसर्गिक वातावरणात, ह्युमिक पदार्थ आणि लोह हायड्रॉक्साईड खनिजे कमी वेगाने प्रतिक्रिया देतात.

मातीमध्ये रेडॉक्स प्रणालींचा मोठा संच असतो: Fe3+ - Fe2+, Mn2+ - Mn3+ - Mn4+, Cu+ - Cu2+, Co2+ - Co3+, NO3‾ - NO2‾ - NH3‾, S6‾ - S2‾.

उलट करण्यायोग्य आणि अपरिवर्तनीय रेडॉक्स प्रणाली आहेत. रिव्हर्सिबल सिस्टीम अशा आहेत ज्या, रेडॉक्स शासन बदलण्याच्या प्रक्रियेत, घटकांचा एकूण पुरवठा बदलत नाहीत. अपरिवर्तनीय प्रणाली रेडॉक्स शासन बदलण्याच्या प्रक्रियेत काही पदार्थ गमावतात. हे पदार्थ वायू बनतात किंवा अवक्षेपित होतात. नियमानुसार, अपरिवर्तनीय प्रणाली मातीत प्रबळ असतात.

रिव्हर्सिबल रेडॉक्स सिस्टममध्ये हे समाविष्ट आहे:

सिस्टम Fe3+ ⇆Fe2+. ही प्रणाली उलट करण्यायोग्य प्रणालींमध्ये एक विशेष स्थान व्यापते. हे रेडॉक्स वातावरणातील अगदी कमी बदलांवर संवेदनशीलपणे प्रतिक्रिया देते. फेरिक लोह संयुगांची विद्राव्यता अत्यंत कमी असते. लोह संयुगांचे स्थलांतर प्रामुख्याने फेरस लोह संयुगांच्या स्वरूपात उच्च आंबटपणा आणि कमी Eh च्या परिस्थितीत शक्य आहे.

सिस्टम Mn2+ ⇆ Mn4+. ही प्रणाली ORP मधील बदलांसाठी अत्यंत संवेदनशील आहे. टेट्राव्हॅलेंट मँगनीज संयुगे मातीच्या क्षितिजाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण परिस्थितीत अघुलनशील असतात. अदलाबदल करण्यायोग्य मँगनीज द्विसंयोजक आहे. डायव्हॅलेंट मँगनीज आयनची एकाग्रता वाढत्या आंबटपणासह हजारो पटीने वाढते आणि एह कमी होते. उभ्या आणि क्षैतिज दिशांमध्ये माती तयार करण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान मँगनीज संयुगांचे स्थलांतर लोह संयुगांच्या स्थलांतरासारखेच आहे.

अपरिवर्तनीय रेडॉक्स प्रणालींमध्ये हे समाविष्ट आहे:

प्रणाली NO3 → NO2 → NO → N. नायट्रिफिकेशन आणि नायट्रेट्सचे संचयन प्रक्रिया ऑक्सिडेटिव्ह परिस्थितीत आणि उच्च Eh 400-500 mV वर होते. मातीतील ओलावा एह कमी करते आणि निर्जंतुकीकरण प्रक्रियेच्या विकासास प्रोत्साहन देते.

सिस्टीम सल्फेट्स ⇆ सल्फाइड्स. ही रेडॉक्स प्रणाली सर्व मातीत महत्वाची भूमिका बजावते जेथे सल्फ्यूरिक ऍसिड क्षार असतात. सूक्ष्मजीवांच्या सहभागासह, सेंद्रिय पदार्थांच्या उपस्थितीत सल्फेट-सल्फाइड प्रणाली आणि ऑक्सिजनची कमतरता सल्फाइड्सकडे वळते. सल्फेटस सल्फर धातूंमध्ये कमी करण्याची प्रक्रिया होते:

Na2SO4 + 2C = Na2S + CO2

मातीमध्ये असलेल्या कार्बन डायऑक्साइडच्या प्रभावाखाली, सल्फर धातू सहजपणे विघटित होतात आणि अल्कली आणि क्षारीय पृथ्वी धातूंचे बायकार्बोनेट आणि कार्बोनेट तयार करतात. या प्रकरणात, सल्फेट कमी करण्याची प्रक्रिया उद्भवते:

Na2S + H2CO3 = Na2CO3 + H2S

तथापि, मातीच्या द्रावणात व्हेरिएबल व्हॅलेन्स असलेल्या घटकांचे प्रमाण खूपच कमी असते. म्हणून, मातीच्या द्रावणात OM क्षमता आणि बफर क्षमता कमी असते आणि Eh मूल्य अस्थिर असते.

मातीतील ओएम प्रक्रियेवर अधिक लक्षणीय प्रभाव मातीच्या द्रावणात, मातीतील मायक्रोफ्लोरा आणि पाण्यात विरघळलेल्या ऑक्सिजनचा होतो.

जवळजवळ सर्व मातीच्या प्रतिक्रिया जलीय वातावरणात होतात आणि पाणी स्वतःच ऑक्सिडायझिंग एजंट आणि कमी करणारे एजंट म्हणून काम करू शकते.

रेडॉक्स प्रक्रियेच्या वैशिष्ट्यांवर आधारित, मातीच्या तीन मालिका ओळखल्या जातात: 1) ऑक्सिडायझिंग वातावरणाच्या प्राबल्य असलेल्या ऑटोमॉर्फिक माती, 2) कमी करणारे ग्ले वातावरण असलेल्या माती, 3) कमी करणारे हायड्रोजन सल्फाइड वातावरणासह माती.

ओएम प्रक्रिया वनस्पतींच्या अवशेषांच्या परिवर्तनाशी, परिणामी सेंद्रिय पदार्थांचे संचय आणि रचना आणि परिणामी, माती प्रोफाइलच्या निर्मितीशी जवळून संबंधित आहेत.

रेडॉक्स पोटेंशिअल (समानार्थी रेडॉक्स पोटेंशिअल; लॅटिनमधून रिडक्टिओ - रिडक्शन आणि ऑक्सिडॅटिओ - ऑक्सिडेशन) ही एक किंवा अधिक रिव्हर्सिबल रेडॉक्स प्रणाली असलेल्या सोल्युशनमध्ये बुडलेल्या निष्क्रिय (सामान्यत: प्लॅटिनम) इलेक्ट्रोडवर उद्भवणारी क्षमता आहे.

रिव्हर्सिबल रेडॉक्स सिस्टीम (रेडॉक्स सिस्टीम) हे ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी झालेले पदार्थ असलेले द्रावण आहे, त्यातील प्रत्येक एक उलट करता येण्याजोग्या रेडॉक्स प्रतिक्रियाद्वारे दुसऱ्यापासून तयार होतो.

सर्वात सोप्या रेडॉक्स प्रणालींमध्ये वेगवेगळ्या व्हॅलेन्सच्या समान धातूचे कॅशन समाविष्ट आहेत, उदाहरणार्थ

किंवा समान रचनेचे पण भिन्न व्हॅलेन्सचे anions, उदाहरणार्थ

अशा प्रणाल्यांमध्ये, रेडॉक्स प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन्सच्या कमी झालेल्या फॉर्ममधून ऑक्सिडाइज्डमध्ये हस्तांतरित करून चालते. अशा रेडॉक्स प्रणालींमध्ये हेमिन असलेले अनेक श्वसन एंझाइम असतात, उदाहरणार्थ सायटोक्रोम्स. अशा प्रणालींच्या रेडॉक्स संभाव्यतेची गणना पीटर्स सूत्र वापरून केली जाऊ शकते:

कुठे e- व्होल्टमधील रेडॉक्स संभाव्यता, टी - परिपूर्ण प्रमाणात तापमान, n - एका रेणूने गमावलेल्या इलेक्ट्रॉनची संख्या किंवा कमी झालेल्या आयनचे ऑक्सिडाइज्ड स्वरूपात रूपांतर होते तेव्हा; [बैल] आणि अनुक्रमे ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी झालेल्या फॉर्मची मोलर सांद्रता (अधिक तंतोतंत, क्रियाकलाप) आहेत; e0 ही दिलेल्या प्रणालीची सामान्य रेडॉक्स संभाव्यता आहे, त्याच्या रेडॉक्स संभाव्यतेच्या बरोबरीने प्रदान केले आहे की =. बऱ्याच रेडॉक्स सिस्टम्सची सामान्य रेडॉक्स क्षमता भौतिक-रासायनिक आणि जैवरासायनिक संदर्भ पुस्तकांमध्ये आढळू शकते.

बऱ्याच जैविक प्रणालींमध्ये, रेडॉक्स प्रतिक्रिया केवळ इलेक्ट्रॉनच्याच नव्हे तर समान संख्येच्या प्रोटॉनच्या कमी फॉर्ममधून ऑक्सिडाइज्ड स्वरूपात हस्तांतरणाद्वारे केल्या जातात, उदाहरणार्थ

अशा प्रणाल्यांच्या रेडॉक्स संभाव्यतेचे प्रमाण केवळ [Ox] : = आणि pH = 0 या गुणोत्तरांद्वारे निर्धारित केले जात नाही; जैविक प्रणालींची रेडॉक्स क्षमता, नियमानुसार, pH=7 वर निर्धारित केली जाते आणि e0-1.984·10-4·Т·рН हे मूल्य e0 द्वारे दर्शविले जाते. या प्रकरणात, समीकरण (2) फॉर्म घेते:

प्रायोगिकरित्या, रेडॉक्स संभाव्यता पोटेंशियोमेट्रिक पद्धतीने निर्धारित केली जाते (पोटेंशियोमेट्री पहा). पृथक पेशी आणि इतर जैविक वस्तूंची रेडॉक्स क्षमता बहुतेक वेळा रेडॉक्स इंडिकेटर (पहा) वापरून रंगमितीने मोजली जाते. रेडॉक्स संभाव्यतेचे मूल्य हे दिलेल्या प्रणालीच्या ऑक्सिडायझिंग किंवा कमी करण्याच्या क्षमतेचे मोजमाप आहे. उच्च रेडॉक्स क्षमता असलेली रेडॉक्स प्रणाली कमी रेडॉक्स संभाव्यतेसह प्रणालीचे ऑक्सिडायझेशन करते. अशा प्रकारे, जैविक रेडॉक्स सिस्टमच्या रेडॉक्स संभाव्यतेची मूल्ये जाणून घेतल्यास, त्यांच्यामध्ये रेडॉक्स प्रतिक्रियांची दिशा आणि क्रम निश्चित करणे शक्य आहे. रेडॉक्स संभाव्यतेच्या ज्ञानामुळे जैविक प्रणालींमध्ये होणाऱ्या ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रियेच्या विशिष्ट टप्प्यावर सोडल्या जाणाऱ्या उर्जेची गणना करणे देखील शक्य होते. जैविक ऑक्सिडेशन देखील पहा.

भाड्याने ब्लॉक

रेडॉक्स प्रतिक्रिया ही दोन किंवा अधिक पदार्थांच्या ऑक्सिडेशन स्थितीतील बदलासह उद्भवणारी प्रतिक्रिया आहे.

ऑक्सीकरण स्थिती- हा अणूवरील पारंपारिक शुल्क आहे, जर आपण असे गृहीत धरले की रेणू आयनिक यंत्रणेनुसार तयार केले गेले आहे (किंवा - ही प्राप्त झालेल्या किंवा दिलेली इलेक्ट्रॉनची संख्या आहे).

पुनर्संचयित करणारे- अणू, रेणू, आयन - इलेक्ट्रॉन दान करणे.

ऑक्सिडायझिंग एजंट- अणू, रेणू, आयन - स्वीकारणारे इलेक्ट्रॉन.

कमी करणारे एजंट ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत भाग घेतात, त्यांची ऑक्सिडेशन स्थिती वाढवतात.

ऑक्सिडायझिंग एजंट - कमी करण्याच्या प्रक्रियेत भाग घेतात, त्यांची ऑक्सिडेशन स्थिती कमी करतात.

रेडॉक्स प्रतिक्रियांचे प्रकार

1. इंटरमॉलिक्युलर - प्रतिक्रिया ज्यामध्ये ऑक्सिडायझिंग आणि कमी करणारे अणू वेगवेगळ्या पदार्थांच्या रेणूंमध्ये आढळतात, उदाहरणार्थ:

H2S + Cl2 → एस + 2एचसीएल

2. इंट्रामोलेक्युलर- प्रतिक्रिया ज्यामध्ये ऑक्सिडायझिंग आणि कमी करणारे अणू समान पदार्थाच्या रेणूंमध्ये आढळतात, उदाहरणार्थ:

2H2O → 2H2 + O2

3. विषमता(ऑटो-ऑक्सिडेशन-सेल्फ-हिलिंग) - प्रतिक्रिया ज्यामध्ये समान घटक ऑक्सिडायझिंग एजंट आणि कमी करणारे एजंट म्हणून कार्य करतो, उदाहरणार्थ:

Cl2 + H2O → HClO + एचसीएल

4. पुनर्प्रमाण (प्रमाण, प्रति-विषमता) - प्रतिक्रिया ज्यामध्ये एकाच घटकाच्या दोन भिन्न ऑक्सिडेशन अवस्थांमधून एक ऑक्सिडेशन अवस्था प्राप्त होते:

मानवी शरीरात रेडॉक्स प्रतिक्रियांचे प्रकार.

डिहायड्रोजनेशन प्रतिक्रिया: SH2 + HAD+= S + HADH+H+

इलेक्ट्रॉन नुकसान: O20 + 1eO2-

कमी केलेल्या सब्सट्रेटमधून आण्विक ऑक्सिजनमध्ये 2H+ चे हस्तांतरण: SH2 + O20 +2e = S + H2O

सब्सट्रेटमध्ये ऑक्सिजन जोडणे: SH2 + 1/2O20 +2e = HO - S -H

इलेक्ट्रोड आणि रेडॉक्स संभाव्यतेच्या घटनेची यंत्रणा. नेर्न्स्ट-पीटर्स समीकरणे.

पदार्थांच्या रेडॉक्स क्षमतेचे मोजमाप म्हणजे रेडॉक्स क्षमता. संभाव्य उदयाची यंत्रणा विचारात घेऊ या. जेव्हा प्रतिक्रियाशील धातू (Zn, Al) त्याच्या मिठाच्या द्रावणात बुडविली जाते, उदाहरणार्थ Zn ZnSO4 च्या द्रावणात, ऑक्सिडेशन प्रक्रियेच्या परिणामी धातूचे अतिरिक्त विघटन होते, जोडी तयार होते, दुहेरी विद्युत धातूच्या पृष्ठभागावरील थर, आणि Zn2+/Zn° जोडी संभाव्यतेचा उदय.

मिठाच्या द्रावणात बुडवलेल्या धातूला, उदाहरणार्थ झिंक सल्फेटच्या द्रावणात जस्त, याला प्रथम प्रकारचा इलेक्ट्रोड म्हणतात. हे दोन-चरण इलेक्ट्रोड आहे जे नकारात्मक चार्ज करते. ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया (Fig. 8.1) च्या परिणामी संभाव्य तयार होते. जेव्हा कमी-सक्रिय धातू (Cu) त्यांच्या स्वतःच्या मीठाच्या द्रावणात बुडवल्या जातात तेव्हा उलट प्रक्रिया दिसून येते. मिठाच्या द्रावणासह धातूच्या इंटरफेसमध्ये, उच्च इलेक्ट्रॉन स्वीकारण्याची क्षमता असलेल्या आयनच्या घट प्रक्रियेच्या परिणामी धातू जमा होते, जे न्यूक्लियसच्या उच्च चार्ज आणि आयनच्या लहान त्रिज्यामुळे होते. . इलेक्ट्रोड पॉझिटिव्ह चार्ज होतो, जवळच्या इलेक्ट्रोड स्पेसमध्ये अतिरिक्त सॉल्ट आयनन्स दुसरा थर तयार करतात आणि Cu2+/Cu° जोडीची इलेक्ट्रोड क्षमता निर्माण होते. क्षमता कमी करण्याच्या प्रक्रियेच्या परिणामी तयार होते (Fig. 8.2). इलेक्ट्रोडच्या संभाव्यतेची यंत्रणा, परिमाण आणि चिन्ह इलेक्ट्रोड प्रक्रियेतील सहभागींच्या अणूंच्या संरचनेद्वारे निर्धारित केले जातात.

तर, धातूचा (इलेक्ट्रोड) सहभाग आणि दुहेरी विद्युतीय थर तयार होण्याच्या ऑक्सिडेशन आणि घट प्रक्रियेच्या परिणामी धातू आणि द्रावण यांच्यातील इंटरफेसमध्ये उद्भवणारी संभाव्यता म्हणतात. इलेक्ट्रोड क्षमता.

जर इलेक्ट्रॉन जस्त प्लेटमधून तांब्याच्या प्लेटमध्ये स्थानांतरित केले गेले तर प्लेट्सवरील समतोल बिघडतो. हे करण्यासाठी, आम्ही सर्किट बंद करण्यासाठी त्यांच्या क्षारांच्या द्रावणात बुडलेल्या झिंक आणि कॉपर प्लेट्सला, मेटल कंडक्टरसह आणि जवळ-इलेक्ट्रोड सोल्यूशन्स इलेक्ट्रोलाइट ब्रिज (K2SO4 सोल्यूशनसह ट्यूब) सह जोडतो. झिंक इलेक्ट्रोडवर ऑक्सिडेशन अर्ध-प्रतिक्रिया होते:

आणि तांब्यावर - घट अर्ध-प्रतिक्रिया:

विद्युत प्रवाह एकूण रेडॉक्स प्रतिक्रियेमुळे होतो:

सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह दिसून येतो. गॅल्व्हॅनिक सेलमध्ये विद्युत प्रवाह (ईएमएफ) येण्याचे आणि प्रवाहाचे कारण म्हणजे इलेक्ट्रोड पोटेंशिअल्स (ई) - अंजीरमधील फरक. ८.३.

तांदूळ. ८.३.गॅल्व्हॅनिक सेलचे इलेक्ट्रिकल सर्किट आकृती

गॅल्व्हॅनिक सेलही एक प्रणाली आहे ज्यामध्ये रेडॉक्स प्रक्रियेची रासायनिक ऊर्जा विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित केली जाते. गॅल्व्हॅनिक सेलचे रासायनिक सर्किट सामान्यत: लहान आकृतीच्या स्वरूपात लिहिलेले असते, जिथे डावीकडे अधिक नकारात्मक इलेक्ट्रोड ठेवला जातो, या इलेक्ट्रोडवर तयार केलेली जोडी उभ्या रेषेने दर्शविली जाते आणि संभाव्य उडी दर्शविली जाते. दोन रेषा उपायांमधील सीमा दर्शवतात. इलेक्ट्रोड चार्ज कंसात दर्शविला जातो: (-) Zn°|Zn2+||Cu2+|Cu° (+) - गॅल्व्हॅनिक सेलच्या रासायनिक सर्किटचा आकृती.

जोडीची रेडॉक्स क्षमता इलेक्ट्रोड प्रक्रियेतील सहभागींच्या स्वरूपावर आणि सोल्यूशनमधील इलेक्ट्रोड प्रक्रियेतील सहभागींच्या ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी स्वरूपाच्या समतोल सांद्रतेचे गुणोत्तर, द्रावणाचे तापमान यावर अवलंबून असते आणि त्यांचे वर्णन केले जाते. नेर्न्स्ट समीकरणानुसार.

रेडॉक्स प्रणालीचे परिमाणवाचक वैशिष्ट्य आहे रेडॉक्स क्षमता, प्लॅटिनम आणि जलीय द्रावण टप्प्यांमधील इंटरफेसमध्ये उद्भवते. SI युनिट्समधील संभाव्यतेचे परिमाण व्होल्ट (V) मध्ये मोजले जाते आणि द्वारे मोजले जाते नेर्न्स्ट-पीटर्स समीकरण:

जेथे a(Ox) आणि a(लाल) अनुक्रमे ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी झालेल्या फॉर्मची क्रिया आहे; आर- सार्वत्रिक गॅस स्थिरता; ट- थर्मोडायनामिक तापमान, के; एफ- फॅराडे स्थिरांक (96,500 C/mol); n- प्राथमिक रेडॉक्स प्रक्रियेत भाग घेणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या; a - हायड्रोनियम आयनची क्रिया; मी- अर्ध-प्रतिक्रियामध्ये हायड्रोजन आयनच्या आधी स्टोइचियोमेट्रिक गुणांक. मूल्य φ° हे मानक रेडॉक्स क्षमता आहे, उदा. संभाव्यता a(Ox) = a(Red) = a(H+) = 1 आणि दिलेल्या तापमानात मोजली जाते.

2H+/H2 प्रणालीची मानक क्षमता 0 V मानली जाते. मानक संभाव्यता ही संदर्भ मूल्ये आहेत आणि 298K तापमानात सारणीबद्ध केली जातात. सशक्त अम्लीय वातावरण हे जैविक प्रणालींसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण नाही, म्हणून, सजीव प्रणालींमध्ये होणाऱ्या प्रक्रियांचे वैशिष्ट्य दर्शवण्यासाठी, औपचारिक संभाव्यता अधिक वेळा वापरली जाते, a(Ox) = a(लाल), pH 7.4 आणि तापमान 310K ( या स्थितीनुसार निर्धारित केली जाते. शारीरिक पातळी). जोडीची संभाव्यता लिहिताना, अंशामध्ये ऑक्सिडायझिंग एजंट आणि भाजकामध्ये कमी करणारा घटक दर्शविला जातो.

स्थिर मूल्ये बदलल्यानंतर 25 °C (298K) साठी (R = 8.31 J/mol deg; एफ= 96,500 C/mol) Nernst समीकरण खालील फॉर्म घेते:

जेथे φ° ही जोडीची मानक रेडॉक्स क्षमता आहे, V; so.fyu आणि sv.f. - अनुक्रमे ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी झालेल्या फॉर्मच्या समतोल एकाग्रतेचे उत्पादन; x आणि y अर्ध-प्रतिक्रिया समीकरणातील स्टोइचियोमेट्रिक गुणांक आहेत.

इलेक्ट्रोड पोटेंशिअल मेटल प्लेटच्या पृष्ठभागावर त्याच्या मीठाच्या द्रावणात बुडवून तयार होते आणि ते केवळ ऑक्सिडाइज्ड फॉर्म [Mn+] च्या एकाग्रतेवर अवलंबून असते, कारण कमी झालेल्या फॉर्मची एकाग्रता बदलत नाही. समान नावाच्या आयनच्या एकाग्रतेवर इलेक्ट्रोड संभाव्यतेचे अवलंबन समीकरणाद्वारे निर्धारित केले जाते:

जेथे [Mn+] धातूच्या आयनची समतोल एकाग्रता आहे; n- अर्ध-प्रतिक्रियामध्ये भाग घेणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या आणि मेटल आयनच्या ऑक्सिडेशन स्थितीशी संबंधित आहे.

रेडॉक्स सिस्टम दोन प्रकारांमध्ये विभागल्या आहेत:

1) प्रणालीमध्ये फक्त इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण Fe3+ + ē = = Fe2+, Sn2+ - 2ē = Sn4+ होते. या पृथक रेडॉक्स समतोल;

२) प्रणाली जेव्हा इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण प्रोटॉन हस्तांतरणाद्वारे पूरक असते, उदा. निरीक्षण केले विविध प्रकारचे एकत्रित समतोल:प्रोटोलाइटिक (ऍसिड-बेस) आणि प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनच्या दोन कणांमधील संभाव्य स्पर्धेसह रेडॉक्स. जैविक प्रणालींमध्ये, महत्त्वपूर्ण रेडॉक्स प्रणाली या प्रकारच्या असतात.

दुसऱ्या प्रकारच्या प्रणालीचे उदाहरण म्हणजे शरीरात हायड्रोजन पेरॉक्साइड वापरण्याची प्रक्रिया: H2O2 + 2H+ + 2ē ↔ 2H2O, तसेच ऑक्सिजन असलेल्या अनेक ऑक्सिडायझिंग घटकांच्या अम्लीय वातावरणात घट: CrO42-, Cr2O72- , MnO4-. उदाहरणार्थ, MnО4- + 8Н+ + 5ē = = Mn2+ + 4Н2О. या अर्ध-प्रतिक्रियामध्ये इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन यांचा समावेश होतो. जोडी संभाव्य सूत्र वापरून गणना केली जाते:

संयुग्मित जोड्यांच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये, जोडीचे ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी झालेले प्रकार ऑक्सिडेशनच्या वेगवेगळ्या प्रमाणात (MnO4-/Mn2+) द्रावणात असतात. मापन इलेक्ट्रोड म्हणून

या प्रकरणात, इनर्ट मटेरियल (Pt) बनवलेले इलेक्ट्रोड वापरले जाते. इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोड प्रक्रियेत सहभागी नाही आणि केवळ इलेक्ट्रॉन वाहकाची भूमिका बजावते.

द्रावणात होणाऱ्या रेडॉक्स प्रक्रियेमुळे निर्माण होणाऱ्या संभाव्यतेला म्हणतात रेडॉक्स क्षमता.

वर मोजले जातेरेडॉक्स इलेक्ट्रोडजोडीचे ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी झालेले स्वरूप असलेल्या द्रावणात आढळणारी एक निष्क्रिय धातू आहे. उदाहरणार्थ, मोजताना इओ Fe3+/Fe2+ जोडपे रेडॉक्स इलेक्ट्रोड - प्लॅटिनम मोजणारे इलेक्ट्रोड वापरतात. संदर्भ इलेक्ट्रोड हायड्रोजन आहे, ज्याची जोडी संभाव्यता ज्ञात आहे.

गॅल्व्हॅनिक सेलमध्ये होणारी प्रतिक्रिया:

रासायनिक साखळी आकृती: (-)Pt|(H2°), H+||Fe3+, Fe2+|Pt(+).

तर, ऑक्सिडेशन-रिडक्शन पोटेंशिअल (ORP)ही अशा प्रणालीची क्षमता आहे ज्यामध्ये दिलेल्या पदार्थाच्या ऑक्सिडेटिव्ह आणि कमी करणाऱ्या फॉर्मची क्रिया एकसारखी असते. ओआरपी मानक संदर्भ इलेक्ट्रोडसह रेडॉक्स इलेक्ट्रोड वापरून मोजले जाते.

प्रत्येक रेडॉक्स प्रतिक्रियाची स्वतःची असते रेडॉक्स जोडपे- या जोडीमध्ये पदार्थ ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी स्वरूपात असतो (Fe+3/Fe+2).

रेडॉक्स जोडीच्या क्रियाकलापाचे परिमाणवाचक माप हे त्याच्या ORP चे मूल्य आहे.

ORP वाष्प >>> ऑक्सिडायझर

ORP जोड्या<<<восстановитель

ORP यावर अवलंबून आहे:

रेडॉक्स जोडप्याचे स्वरूप,

एकाग्रता

तापमान

ऑक्सिडायझिंग एजंट आणि कमी करणारे एजंट्सची तुलनात्मक ताकद. रेडॉक्स संभाव्यतेच्या मूल्यांवर आधारित रेडॉक्स प्रक्रियेच्या दिशेने अंदाज लावणे.

ऑक्सिडेशन-रिडक्शन क्षमता हे पदार्थांच्या रेडॉक्स क्षमतेचे मोजमाप आहे. मानक जोडी संभाव्यतेची मूल्ये संदर्भ सारण्यांमध्ये दर्शविली आहेत.

हायड्रोजनच्या संबंधात कमी करणारे एजंट म्हणून काम करणाऱ्या इलेक्ट्रोड्सच्या मानक पोटेंशिअल्स (E°) मध्ये “-” चिन्ह असते आणि “+” चिन्हामध्ये ऑक्सिडायझिंग एजंट असलेल्या इलेक्ट्रोड्सची मानक क्षमता असते.

त्यांच्या मानक इलेक्ट्रोड संभाव्यतेच्या वाढत्या क्रमाने व्यवस्था केलेले धातू तथाकथित तयार करतात मेटल व्होल्टेजची इलेक्ट्रोकेमिकल मालिका: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg Ag, Pd, Pt, Au.

रेडॉक्स संभाव्यतेच्या मालिकेत खालील नमुने नोंदवले आहेत.

1. जर जोडीची मानक रेडॉक्स क्षमता ऋण असेल, उदाहरणार्थ φ°(Zn2+(p)/Zn°(t)) = -0.76 V, तर हायड्रोजन जोडीच्या संबंधात, ज्याची क्षमता जास्त आहे, ही जोडी कार्य करते कमी करणारे एजंट म्हणून. संभाव्य प्रथम यंत्रणा (ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया) द्वारे तयार होते.

2. जर जोडीची संभाव्यता सकारात्मक असेल, उदाहरणार्थ φ°(Cu2+(p)/ Cu(t)) = +0.345 V हायड्रोजन किंवा इतर संयुग्म जोडीच्या सापेक्ष ज्याची क्षमता कमी आहे, ही जोडी ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे. या जोडीची क्षमता दुसऱ्या यंत्रणा (कपात प्रतिक्रिया) द्वारे तयार होते.

3. जोडीच्या प्रमाणित संभाव्यतेचे बीजगणितीय मूल्य जितके जास्त असेल तितकी ऑक्सिडाइज्ड फॉर्मची ऑक्सिडायझिंग क्षमता जास्त असेल आणि या जोडीच्या कमी झालेल्या स्वरूपाची कमी करण्याची क्षमता कमी असेल. सकारात्मक संभाव्यतेच्या मूल्यात घट आणि नकारात्मकमध्ये वाढ ऑक्सिडेटिव्ह क्रियाकलाप कमी होणे आणि घट क्रियाकलाप वाढणे यांच्याशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ:

मानक रेडॉक्स संभाव्यतेच्या मूल्यांची तुलना आम्हाला प्रश्नाचे उत्तर देण्यास अनुमती देते: ही किंवा ती रेडॉक्स प्रतिक्रिया घडते का?

ऑक्सिडाइज्ड आणि कमी झालेल्या अर्ध-जोड्यांच्या मानक ऑक्सिडेशन पोटेंशिअलमधील फरकाला इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स (EMF) म्हणतात.

E0 = Eok-Evost

विशिष्ट रेडॉक्स प्रतिक्रियेच्या संभाव्यतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी परिमाणवाचक निकष म्हणजे ऑक्सिडेशनच्या मानक रेडॉक्स संभाव्यता आणि अर्ध-प्रतिक्रिया कमी करण्याच्या फरकाचे सकारात्मक मूल्य.

मानक परिस्थितीत OVR च्या उत्स्फूर्त घटनेची शक्यता स्थापित करण्यासाठी, हे आवश्यक आहे:

G0298= - p F E0

E>0 G< 0 - самопроизвольно

इ< 0 G>0 - मागे

E = 0 G = 0 - रासायनिक समतोल

माइटोकॉन्ड्रियाच्या इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळीतील इलेक्ट्रॉन वाहतुकीची भौतिक-रासायनिक तत्त्वे.

सर्व प्रकारच्या रेडॉक्स प्रक्रिया मायटोकॉन्ड्रियामधील सब्सट्रेट्सच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान घडतात, ज्याच्या आतील पडद्यावर एन्झाईम्स - डिहायड्रोजेनेस, कोएन्झाइम्स (एनएडी +, एफएडी, यूबीसी), सायटोक्रोम्स बी, सी1, सी आणि एन्झाईमची मालिका असते. - सायटोक्रोम ऑक्सिडेस. ते सेल्युलर श्वसन शृंखला तयार करतात, ज्याद्वारे प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन हेमोग्लोबिनद्वारे सेलमध्ये वितरीत केलेल्या ऑक्सिजन रेणूंना सब्सट्रेटपासून रिले केले जातात.

श्वसन साखळीतील प्रत्येक घटक रेडॉक्स संभाव्यतेच्या विशिष्ट मूल्याद्वारे दर्शविला जातो. श्वसन साखळीसह इलेक्ट्रॉनची हालचाल कमी क्षमता असलेल्या (-0.32 V) पदार्थांपासून ते उच्च क्षमता असलेल्या (+0.82 V) पदार्थांपर्यंत टप्प्याटप्प्याने होते, कारण कोणतेही कंपाऊंड केवळ उच्च रेडॉक्स क्षमता असलेल्या संयुगात इलेक्ट्रॉन दान करू शकते (सारणी 1).

तक्ता 1

श्वसन शृंखलाच्या बायोमोलेक्यूल्सची मानक रेडॉक्स क्षमता

प्रणाली

अर्ध-प्रतिक्रिया

रेडॉक्स पोटेंशियल, व्ही

NAD+/NAD×H

NAD+ + H+ + 2 ē → NAD×H

FAD/FAD×H2

FAD+ + 2H+ + 2 ē → FAD×N2

UBH/ UBH×N2

UBH+ 2H+ + 2 ē → UBH×N2

सायटोक्रोम b

सायटोक्रोम c1

सायटोक्रोम c

सायटोक्रोम a + a3

О2 + 4 Н+ + 4 ē → 2 Н2О

टिश्यू श्वसन साखळी आकृती म्हणून दर्शविली जाऊ शकते:

जैविक ऑक्सिडेशन (डिहायड्रोजनेशन) च्या परिणामी, सब्सट्रेटमधून दोन हायड्रोजन अणू (दोन प्रोटॉन आणि दोन इलेक्ट्रॉनच्या स्वरूपात) श्वसन शृंखलामध्ये प्रवेश करतात. प्रथम, प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनच्या जोडीची रिले रेस NAD+ रेणूमध्ये होते, जी NAD च्या कमी झालेल्या स्वरूपात बदलते. × H, नंतर फ्लेविन बेस सिस्टम (FAD/FAD × H2 किंवा FMN/FMN × H2), दोन प्रोटॉन आणि दोन इलेक्ट्रॉनचा पुढील स्वीकारकर्ता ubiquinone (UBQ) आहे. पुढे, फक्त इलेक्ट्रॉन हस्तांतरित केले जातात: UBH वरून दोन इलेक्ट्रॉन × H2 अनुक्रमे सायटोक्रोम्सद्वारे त्यांच्या रेडॉक्स संभाव्यतेच्या मूल्यांनुसार घेतले जाते (तक्ता 1). घटकांपैकी शेवटचा, सायटोक्रोम ऑक्सिडेस, इलेक्ट्रॉन थेट ऑक्सिजन रेणूमध्ये हस्तांतरित करतो. UBH मधून मिळवलेल्या दोन प्रोटॉनसह कमी केलेला ऑक्सिजन × H2 पाण्याचा रेणू बनवतो.

1/2 O2 + 2H+ + 2 ē → H2O

हे लक्षात घेतले पाहिजे की प्रत्येक ऑक्सिजन रेणू दोन इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळ्यांशी संवाद साधतो, कारण सायटोक्रोमच्या संरचनेत फक्त एक-इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण Fe3+ → Fe2+ शक्य आहे.

जटिल संयुगांचे रसायनशास्त्र मानवी शरीरात रेडॉक्स (रेडॉक्स) प्रतिक्रियांचे प्रकार. रेडॉक्स प्रतिक्रिया ही दोन किंवा अधिक पदार्थांच्या ऑक्सिडेशन स्थितीतील बदलासह उद्भवणारी प्रतिक्रिया आहे.

आमच्याकडे RuNet मधील माहितीचा सर्वात मोठा डेटाबेस आहे, त्यामुळे तुम्ही नेहमी समान क्वेरी शोधू शकता