Grundlegende Konzepte

ORP (Oxidations-Reduktions-Potenzial): ORP ist ein Maß für die Fähigkeit einer Lösung, während chemischer Reaktionen Elektronen zu spenden oder zu akzeptieren. Es wird in Millivolt (mV) gemessen und oft verwendet, um die Wasserqualität zu bewerten, einschließlich ihrer Reinheit und antioxidativen Eigenschaften. Allerdings kann ORP nicht genau die Präsenz von Wasserstoff im Wasser bestimmen. Lassen Sie uns verstehen, warum.

Wasserstoff: Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol H. Im Wasser kann er als molekularer Wasserstoff (H₂) oder als Wasserstoffionen (H⁺) existieren.

Missverständnis über ORP und Gesundheitsvorteile

Es gibt ein Missverständnis, dass die Reduzierung des ORP, wie in alkalischem ionisiertem Wasser, vorteilhaft ist, weil sie das ORP senkt. Das ist nicht wahr. Nur die Präsenz von Wasserstoff, nicht das ORP, bestimmt die gesundheitlichen Vorteile. Viele Flüssigkeiten mit niedrigem ORP sind gesundheitsschädlich.

Typischerweise sind diese Flüssigkeiten reich an chemischen Reduktionsmitteln oder enthalten giftige Substanzen. Hier sind einige Beispiele:

• Verbrauchte Galvaniklösungen: In der Industrie verwendet, enthalten diese Lösungen gefährliche Chemikalien, die giftig sein können.
• Industrielles Abwasser: Kann verschiedene Reduktionsmittel und toxische Komponenten enthalten.
• Frostschutzmittel (Ethylenglykol): Hat ein niedriges ORP, ist aber bei Einnahme extrem giftig.
• Metallätzlösungen: Enthalten Chemikalien, die gesundheitsschädlich sein können.
• Bestimmte Haushaltschemikalien: Reiniger und Lösungsmittel mit starken chemischen Reduktionsmitteln.

Das Problem bei der Verwendung von ORP zur Bestimmung von Wasserstoff

Das Problem besteht darin, dass ORP keine direkten Informationen über die Präsenz von Wasserstoff liefert. ORP misst das allgemeine Redoxpotenzial der Umgebung, das von vielen anderen Faktoren und Substanzen im Wasser beeinflusst wird. Hier sind einige Beispiele für solche Substanzen:

• Eisen (Fe²⁺ und Fe³⁺):
  • Fe²⁺ kann ORP senken, da es die reduzierte Form von Eisen ist.
  • Fe³⁺ kann ORP erhöhen, da es die oxidierte Form von Eisen ist.
• Sauerstoff (O₂):
  • Sauerstoff, als starker Oxidationsmittel, erhöht das ORP. Gelöster Sauerstoff erhöht das Redoxpotenzial des Wassers.
• Organische Substanzen:
  • Je nach Art der organischen Substanzen können sie das ORP senken oder erhöhen. Zum Beispiel wirken Huminsäuren oft als Reduktionsmittel und senken das ORP.
• Mangan (Mn²⁺ und MnO₂):
  • Mn²⁺ kann ORP senken, da es die reduzierte Form von Mangan ist.
  • MnO₂ (Mangan(IV)-oxid) erhöht das ORP, da es die oxidierte Form von Mangan ist.

Somit hängt der Einfluss auf das ORP von der oxidativen oder reduktiven Natur jeder Substanz ab:

• Oxidationsmittel (Fe³⁺, O₂, Cl₂, MnO₂) erhöhen das ORP.
• Reduktionsmittel (Fe²⁺, einige organische Substanzen, Mn²⁺) senken das ORP.

Warum ORP Wasserstoff nicht genau anzeigen kann

ORP ist eine kumulative Eigenschaft aller in der Lösung vorhandenen Redox-Paare. Dies macht es unmöglich, eine spezifische Substanz wie Wasserstoff ausschließlich anhand des ORP-Werts zu bestimmen.

• Mehrere Redox-Paare: Viele Redox-Paare können gleichzeitig im Wasser vorhanden sein, wie Fe²⁺/Fe³⁺, O₂/H₂O, Cl₂/Cl⁻, die zum gesamten ORP beitragen. Dies macht es unmöglich, den Beitrag eines Paares wie Wasserstoff ohne Berücksichtigung der Einflüsse anderer Paare zu isolieren.
• pH-Einfluss: Änderungen im pH-Wert beeinflussen direkt das ORP. Beispielsweise erhöht eine Abnahme des pH-Werts um eine Einheit das ORP der Wasserstoffelektrode um 59 mV bei 25°C. Dieser pH-Einfluss muss bei der Interpretation des ORP berücksichtigt werden, was die Aufgabe der Isolation von Wasserstoff erschwert.
• Messkomplexität: ORP wird an der Oberfläche der Elektrode gemessen, die mit der Lösung in Kontakt steht, und dieses gemessene Potenzial ist der kumulative Effekt aller Wechselwirkungen in der Lösung. Daher kann selbst wenn Wasserstoff vorhanden ist, sein Einfluss auf das gesamte ORP im Vergleich zu anderen Komponenten unbedeutend sein.

Fazit

Es ist unmöglich, die Präsenz von Wasserstoff im Wasser ausschließlich durch ORP zu bestimmen, aufgrund der zahlreichen Faktoren, die das Redoxpotenzial beeinflussen. ORP misst das allgemeine Redoxpotenzial, das von allen vorhandenen Oxidationsmitteln und Reduktionsmitteln, dem pH-Wert und anderen Bedingungen abhängt. Für eine genaue Bestimmung von Wasserstoff sind spezifische analytische Methoden wie die Gaschromatographie oder spezialisierte Sensoren erforderlich.