Czym jest Potencjał Redox?

Czym jest ORP, inaczej zwane potencjałem Redox?

ORP, czyli "potencjał oksydacyjno-redukcyjny" (nazywany również potencjałem Redox), to miara tendencji wody do działania jako środek redukujący (dawca elektronów) lub środek utleniający (akceptor elektronów). Dodatni ORP wskazuje na obecność potencjalnych utleniaczy, podczas gdy ujemny potencjał Redox wskazuje na obecność potencjalnych reduktorów. Pomiar wykonuje się za pomocą miernika ORP, który zawiera sondę zaprojektowaną do umieszczenia w testowanej wodzie. Potencjał Redox wody produkowanej przez jonizatory, maszyny do infuzji wodoru i inne technologie wody wodorowej zwykle mierzy pewną wartość ujemną (-100 do -750 mV, w zależności od pH). Jedną z najważniejszych cech wody wzbogaconej rozpuszczonym wodorem cząsteczkowym jest posiadanie ujemnego potencjału Redox. W związku z tym jest to swego rodzaju wskaźnik jakości, wyrażany w miliwoltach (mv), a mierzony dedykowanym miernikiem ORP. Ponadto Redox oznacza zdolność wody do wchodzenia w reakcję chemiczną zwaną oksydacją lub redukcją. Innymi słowy, wskaźnik ten określa miarę zdolności przyjmowania lub oddawania elektronów. Im wyższy jest potencjał Redox, tym większa jest również skłonność do utleniania, będącej niejako kradzieżą elektronów z innych obszarów naszego organizmu. I odwrotnie, im niższy potencjał Redox, tym większa skłonność do oddawania elektronów i bycia czynnikiem redukującym, eliminującym wolne rodniki. Należy pamiętać, że ten "zmierzony potencjał" wskazuje tylko na tendencję wody do działania jako reduktor/utleniacz i nie gwarantuje, że jakakolwiek szczególna reakcja oksydacji/redukcji wystąpi, ani nie wskazuje na siłę lub szybkość reakcji, jeśli do niej dojdzie. Aby wiedzieć, czy jakakolwiek reakcja oksydacji lub redukcji wystąpi w organizmie, należy dokładnie zbadać i zrozumieć chemię związaną z daną reakcją (kinetyka/termodynamika).

Dodatni potencjał

Skąd pochodzi ujemny odczyt ORP i co to oznacza?

Wodór molekularny a potencjał Redox

Doświadczenie:

Dlaczego niektóre wody zawierające rozpuszczony H2 mają zasadowe pH, podczas gdy inne są bliższe neutralnemu?

Elektrolizery (jonizatory alkaliczne) produkują gaz H2 na ujemnej katodzie, redukując (dodając elektrony) jony H+ do gazu H2 za pomocą elektryczności. Ponieważ jony H+ są kwasowym składnikiem wody, ich zużycie podczas produkcji gazu H2 podnosi pH wody pitnej do zakresu alkalicznego (powyżej 7 pH), ponieważ poziom wodorotlenków (OH–) rośnie. Poniższe równanie opisuje redukcję jonów H+ do gazu H2:

Inne typy urządzeń do wody wodorowej, np.: inhalatory wodoru (HIM), wykorzystują membranę wymiany protonów (PEM) do wytwarzania wody H2 i nie wykonują elektrolizy bezpośrednio na wodzie pitnej. Zamiast tego produkują gaz wodorowy w małej komorze elektrolizy, a następnie infuzują filtrowaną wodę pitną gazem za pomocą specjalnego urządzenia zwanego "rozpuszczalnikiem". Dlatego, w zależności od pH testowanej wody wodorowej, pomiary ORP będą dawać bardzo różne (i często mylące) wyniki, co uniemożliwia używanie odczytu ORP do mierzenia rozpuszczonych poziomów H2 lub oceny korzyści terapeutycznych wody.

Używanie równania Nernsta do przewidywania wartości potencjału Redox

W chemii, dobrze znane równanie Nernsta jest używane do przewidywania potencjałów redukcji (ORP) w różnorodnych systemach. Forma równania Nernsta używana dla rozpuszczonego gazu wodorowego jest:

Zauważ, że wcześniej wspomniana para redoks H2/H+ (zaznaczona na czerwono) zawarta jest w równaniu (nawiasy oznaczają "stężenia"). Dlatego równanie Nernsta musi zawierać wartości dla względnych stężeń każdej formy wodoru, aby przewidzieć ORP. Równanie zawiera również inne ważne wartości i zmienne chemii (temperatura wody, stała gazowa, liczba przenoszonych elektronów i stała Faradaya). Używając równania Nernsta, wraz z wybranymi wartościami dla pH i poziomów H2, możemy przewidzieć wpływ, jaki zmiany w każdym z nich będą miały na wynikowy pomiar potencjału Redox. Te przewidywania mogą następnie być użyte do analizy i zrozumienia związków między pH (stężeniem H+), stężeniem H2 i pomiarem ORP. Należy zauważyć, że w celu uproszczenia tego wyjaśnienia, obecność innych utleniających par redoks, które również przyczyniają się do ostatecznego odczytu ORP, nie została uwzględniona.

Wykres powyżej ORP (oś pionowa) względem zarówno "pH" jak i "stężenia H2" (oś pozioma) pokazuje, że chociaż odczyt ORP jest bardzo wrażliwy na zmiany w pH (czerwona linia), jest stosunkowo "niewrażliwy" na zmiany w rozpuszczonym H2 (niebieska linia). Z tego powodu nawet małe zmiany w pH wody mogą skutkować dużymi zmianami w odczycie ORP, maskując stosunkowo mały wkład do ORP przez rozpuszczony H2. Grafika poniżej przedstawia względne wkłady do wartości ORP przez pH i H2 w inny sposób:

Przedstawiając względne wkłady w ten sposób, można zobaczyć, że w typowym zakresie stężenia H2, 0,5 do 2 mg/L, ORP zmieni się tylko o łącznie 18 mV. Natomiast w zakresie 3 jednostek pH, ORP zmieni się o 178 mV. Dlatego, w ich odpowiednich zakresach, pH przyczynia się około 90% do odczytu ORP, podczas gdy H2 przyczynia się tylko około 10%.

Czy "bardziej ujemny" ORP oznacza więcej rozpuszczonego H2?

Jak wcześniej omówiono, pomiar potencjału Redox jest bardzo wrażliwy na zmiany w pH wody (stężenie H+), ale niewrażliwy na zmiany w rozpuszczonym gazie wodorowym. Ponieważ ORP jest wynikiem względnych stężeń dwóch form wodoru w wodzie (H+/H2), zmiana stężenia którejkolwiek z form zmieni pomiar ORP. Dlatego woda wodorowa z urządzenia do wody wodorowej o neutralnym pH z jej znacznie niższym średnim pH zmierzy niższą wartość ujemnego ORP niż woda alkaliczna, nawet jeśli zawiera dwa razy więcej rozpuszczonego H2!

Chociaż ujemna wartość ORP może wskazywać na obecność rozpuszczonego gazu wodorowego, pomiar ORP nie może być używany do mierzenia poziomu rozpuszczonego gazu wodorowego. Dlatego metody, które polegają na pomiarze potencjału oksydacyjno-redukcyjnego (ORP) do szacowania wodoru w wodzie, które wykorzystują elektrody niespecyficzne dla wodoru, są odradzane. Chociaż ujemny ORP jest jedną z cech wody wodorowej, ORP sam w sobie nie pokazuje stężenia wodoru. Dlatego technologie, które polegają na pomiarze ORP, nie powinny być używane jako metoda do mierzenia stężenia wodoru.

Jeżeli jesteś zainteresowany leczeniem wodorem, zapraszamy do naszych punktów partnerskich w Krakowie i Częstochowie.