Окислительно-восстановительные
процессы в виноделии
Реклама
Навигация по сайту
Окислительно-восстановительный
потенциал
Интенсивность окислительно-восстановительных*
реакций можно измерить, пропуская электроны по замкнутому проводнику.
{*Биологическое окисление можно рассматривать как процесс присоединения
кислорода к органическому веществу или перенос водорода (электронов)
этого вещества на другое вещество или на молекулярный кислород. Процесс
окисления сопровождается всегда процессом восстановления веществ,
присоединяющих водород или электроны.}
Электродвижущая сила (э. д. с.), возникающая при перемещении
электронов, пропорциональна интенсивности протекающей химической
реакции и может быть охарактеризована величиной ОВ
(окислительно-восстановительного) потенциала.
Величина ОВ-потенциала (Eh) зависит от соотношения окисленной и
восстановленной форм веществ и числа переходящих электронов. Эта
зависимость выражается уравнением Нернста:
где Ох - концентрация
окисленной формы;
Red - концентрация восстановленной формы; n
- число переходящих электронов;
Eho - нормальный потенциал системы.
ОВ-потенциал большинства систем зависит от рН. При возрастании рН на
единицу он становится отрицательнее на 58 мВ (при температуре
18°С).
Чтобы связать Eh и рН ОВ-системы, Кларком предложена величина rH2,
выражающая давление молекулярного водорода в системе. rH2
вычисляется по формуле (при 30°С):
rH2 может колебаться от 0
до 42,6. Чем меньше rH2,
тем выше восстановительная способность системы.
Для определения восстановительной способности системы применяется
индикатор – раствор 2,6-дихлорфенолиндофенола.
Восстановительная способность (ВС) системы определяется скоростью
обесцвечивания индикатора. Если окраска индикатора исчезает за 5-10 с,
то восстановительная способность среды считается высокой, за 15-30 с -
средней, за 30 с - слабой.
Каждая ОВ-система обладает определенной буферностью, т. е.
сопротивляемостью к изменению потенциала под действием других
ОВ-систем. Максимальная буферность наблюдается при равных концентрациях
окисленной и восстановленной форм. В системах, где окисленная или
восстановленная форма преобладает, буферность невелика и потенциал
очень чувствителен к введению других систем.
Особенностью биологических ОВ-систем является малая скорость
прохождения в них ОВ-реакций. Скорость течения этих реакций
определяется природой ионов, степенью ионизации, рН раствора, влиянием
посторонних ионов и особенно концентрацией компонентов ОВ-системы.
В сильно разбавленных растворах равновесие устанавливается настолько
медленно, что для них неприменимо уравнение Нернста. Концентрация, ниже
которой равновесие практически не устанавливается, называется
предельной. Предельная концентрация различна для разных ОВ-систем, но в
среднем составляет 10-4÷10-5
г-ион/л. Например, для системы
Fе2+
Fе3+
предельная концентрация каждого иона равна
5,6 мг/л, или 11,2 мг общего железа на 1 л.
Н. И. Некрасов установил, что в неравновесной биологической системе
величина ОВ-потенциала показывает не только концентрацию компонентов
ОВ-системы, но и скорость течения ОВ-реакций, так как скорость той или
иной ОВ-реакции зависит от концентрации ферментов, катализирующих
отщепление водорода или окисление кислородом, а также от концентрации
кислорода и веществ, способных отдавать водород.
Для определения ОВ-потенциала в биологических системах он предложил
уравнение:
где Н+ - концентрация ионов
водорода;
К1 - константа скорости окисления
восстановленной формы;
К2 - константа скорости окисления водорода
кислородом на поверхности
электрода;
О2 - концентрация кислорода в растворе;
Eho - нормальный потенциал системы.