氧化还原电势

氧化还原电势与氧化还原反应

氧化还原是一类广泛存在的重要反应，是指电子从一种物质转移到另一种物质上的化学反应。在氧化还原反应中，得到电子的物质是氧化剂，失去电子的物质是还原剂；还原剂失去电子被氧化，氧化剂得到电子被还原。氧化反应往往是可逆的，在还原剂供出电子后变成氧化剂，作为氧化剂又可以接受电子变成还原剂。

还原剂失去电子的倾向(或氧化剂得到电子的倾向)的大小，则称为氧化还原电势。氧化还原电势，我们也称作氧化还原电位，就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。在标准条件下，每一个氧化还原电对都有一个标准的氧化还原电势。

氧化还原电势是一个衡量电极反应趋势的参数，也是判断氧化还原反应能否进行的依据。当一个金属电极浸在该金属的一种盐类溶液中时，金属中的原子有离开晶格，转变为金属正离子进入溶液的倾向；溶液中的金属离子也有在金属电极的表面还原为原子而沉积的趋势。这样在电极表面上因聚积电子而带负电，靠近电极表面的溶液中可能聚积着金属离子而带正电；或者相反。因而在电极和溶液之间存在着一定的电势差。不同的金属在不同浓度的盐溶液中的电势差也各不相同，没有可能也没有必要去测定各种物质氧化还原电势的值，将1大气压氢气所饱和的铂片与浓度为1摩尔/升的氢离子溶液之间的电势差规定为零。

氧化还原电势的测定

对于一个水体来说，往往存在多种氧化还原电位，构成复杂的氧化还原体系。而其氧化还原电位是多种氧化物质与还原物质发生氧化还原反应的综合结果。这一指标虽然不能作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标，但有助于了解水体的电化学特征，分析水体的性质，是一项综合性指标。

测定方法如下：

以铂电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，与水样组成原电池。用电子毫伏计或通用pH计测定铂电极相对于饱和甘汞电极的氧化还原电位，然后再换算组成相对于标准氢电极的氧化还原电位作为报告结果。

计算式： Ψn = Ψind + Ψref

式中： Ψn ——被测水样的氧化还原电位，mV；

Ψind ——实测水样的氧化还原电位，mV；

Ψref ——测定温度下饱和甘汞电极的电极电位，mV，可从物理化学手册中查到。

注意事项：

水体的氧化还原电位必须在现场测定。

氧化还原电位受溶液温度、pH及化学反应可逆性等因素影响。

氧化还原电势的作用

1、可以利用氧化还原电势判断氧化还原反应进行的程度，化学反应进行的程度可以根据标准平衡常数来衡量,氧化还原反应的标准平衡常数可根据有关电对的标准电极电势求得,因此,用电极电势可以判断氧化还原反应进行的程度。

2、氧化还原电势也可以用来比较氧化剂或还原剂的相对强弱，电极电势的大小反映物质在水溶液中氧化还原能力的强弱。电极电势高，对应电对中的氧化型物质是强氧化剂；还原型物质是弱还原剂;电极电势低，对应电对中的还原型物质是强还原剂,氧化型物质是弱氧化剂。

3、测定溶液的pH及物质的某些常数弱酸的pH、解离常数K、难溶化合物的溶度积Ksp、配合物的稳定常数Kf等都可以用测定电池氧化还原电势的方法求得。

4、在生物领域内氧化还原电势有一定的应用，我们知道机体环境中的氧化还原电势和它的含氧量有着密切的相关性。环境中的氧浓度减少，由于还原作用而造成氧化还原电势降低，因此氧浓度与氧化还原电势之间有密切关系， 但两者对厌氧菌的生长繁殖还没有完全弄清楚。

5、Z后，氧化还原电势可以计算原电池的标准电动势E0和电动势E，在组成原电池的两个半电池中，电极电势代数值较大的半电池是原电池的正极，电极电势代数值较小的半电池是原电池的负极。原电池的电动势等于正极的电极电势减去负极的电极电势。

氧化还原电势应用——对于池塘底质的意义

在养殖过程中，吃糖底质的好坏对于渔业养殖的影响十分巨大。但是在养殖期间，我们仅能依靠把底泥打捞上来凭感官去判断底泥的好坏。通过摸索池塘底质有机物的分解规律以及厌氧分解产生的还原产物的出现先后规律和氧化还原电势之间的关系，我们就可以发现底质与氧化还原电位之间存在着必然的联系。池塘底质的氧化还原电位能够在一定程度上反映整个底质的情况，从而为养殖过程中底质好坏的判断提供更多的参考。

通过对底泥表层的氧化还原电位的测量，还可以从一个侧面判断池塘底部的溶解氧状况，以便及时采取措施，维持池塘底泥表层的好氧条件，防止表层以下的底泥厌氧呼吸产生硫化氢，亚硝酸盐等还原性产物进入养殖水体，对养殖过程中的鱼虾造成危害。

氧化还原电位的变化与溶氧的变化高度负相关，导致池塘底质氧化还原电势不断降低的根本原因就在于池塘底部溶解氧不足时，微生物对有机物进行厌氧分解，底泥中处于氧化态的无机物充当电子受体，不断被还原，从而导致底泥中的氧化还原电位不断下降。

通过对导致底泥氧化还原电位降低的因素的分析，我们可以从采取氧化型和表面活性剂型改良剂改良底质；合理搭配渔用增氧机械，保证池塘底部溶氧的充足；减少池塘底部有机物的来源三个角度入手，去解决池塘底质氧化还原电位不断降低的问题。