उपापचयन विभव: Difference between revisions

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{{Short description|Measure of the tendency of a substance to gain or lose electrons}}
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'''उपापचयन विभव''' (जिसे '''आक्सीकरण/अपचयन विभव''' ''ओआरपी'', ''पीई'', ''<math>E_{red}</math>, अथवा <math>E_{h}</math>'' के रूप में भी जाना जाता है'') रासायनिक प्रजाति के इलेक्ट्रोड से [[इलेक्ट्रॉन]] को प्राप्त करने अथवा इलेक्ट्रॉनों को लुप्त करने की प्रवृत्ति का माप है और इस प्रकार यह क्रमशः कम अथवा ऑक्सीकृत हो जाता है। उपापचयन विभव [[ वाल्ट |वाल्ट]] (वी) में व्यक्त किया जाता है। प्रत्येक प्रजाति का अपना आंतरिक उपापचयन विभव होता है; उदाहरण के लिए, अपचयन विभव जितना अधिक सकारात्मक होगा (विद्युत्-रसायन में सामान्य औपचारिकता के कारण अपचयन विभव का अधिक उपयोग किया जाता है), इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रजातियों की आत्मीयता और कम होने की प्रवृत्ति उतनी ही अधिक होगी।''
'''उपापचयन विभव''' (जिसे '''आक्सीकरण/अपचयन विभव''' ''ओआरपी'', '''''pe''''', ''<math>E_{red}</math>, अथवा <math>E_{h}</math>'' के रूप में भी जाना जाता है'') रासायनिक प्रजाति के इलेक्ट्रोड से [[इलेक्ट्रॉन]] को प्राप्त करने अथवा इलेक्ट्रॉनों को लुप्त करने की प्रवृत्ति का माप है और इस प्रकार यह क्रमशः कम अथवा ऑक्सीकृत हो जाता है। उपापचयन विभव [[ वाल्ट |वाल्ट]] (वी) में व्यक्त किया जाता है। प्रत्येक प्रजाति का अपना आंतरिक उपापचयन विभव होता है; उदाहरण के लिए, अपचयन विभव जितना अधिक सकारात्मक होगा (विद्युत्-रसायन में सामान्य औपचारिकता के कारण अपचयन विभव का अधिक उपयोग किया जाता है), इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रजातियों की आत्मीयता और कम होने की प्रवृत्ति उतनी ही अधिक होगी।''


== मापन और व्याख्या ==
== मापन और व्याख्या ==
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== स्पष्टीकरण ==
== स्पष्टीकरण ==


हाइड्रोजन आयन की सांद्रता जलीय घोल की अम्लता या [[पीएच]] को कैसे निर्धारित करती है, उसी तरह रासायनिक प्रजाति और इलेक्ट्रोड के मध्य इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की प्रवृत्ति इलेक्ट्रोड जोड़े की रेडॉक्स क्षमता को निर्धारित करती है। पीएच की तरह, रेडॉक्स क्षमता दर्शाती है कि इलेक्ट्रॉनों को समाधान में या प्रजातियों से कितनी आसानी से स्थानांतरित किया जाता है। रेडॉक्स क्षमता ऑक्सीकरण या कमी के लिए उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों की मात्रा के बजाय इलेक्ट्रॉनों को खोने या प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रजातियों की विशिष्ट स्थिति के तहत क्षमता को दर्शाती है।
जिस प्रकार हाइड्रोजन आयन की सांद्रता जलीय विलयन की अम्लता अथवा [[पीएच]] को निर्धारित करती है, उसी प्रकार रासायनिक प्रजाति और इलेक्ट्रोड के मध्य इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित की प्रवृत्ति इलेक्ट्रोड युग्म के रेडॉक्स विभव को निर्धारित करती है। पीएच की भाँति, रेडॉक्स विभव दर्शाता है कि इलेक्ट्रॉनों को समाधान में अथवा प्रजातियों से कितनी सरलता से स्थानांतरित किया जाता है। रेडॉक्स विभव ऑक्सीकरण अथवा अपचयन के लिए उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों की मात्रा के अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को त्यागने अथवा प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रजातियों की विशिष्ट स्थिति के अंतर्गत क्षमता को दर्शाता है।


की अवधारणा {{mvar|pe}} का प्रयोग [[पौरबैक्स आरेख]]ों के साथ किया जाता है। {{mvar|pe}} विमा रहित संख्या है और इसे आसानी से E से जोड़ा जा सकता है<sub>H</sub> निम्नलिखित संबंध द्वारा:
{{mvar|pe}} की अवधारणा का उपयोग [[पौरबैक्स आरेख|पौरबैक्स आरेखों]] के साथ किया जाता है। {{mvar|pe}} अविमीय संख्या है और इसे E<sub>H</sub> से निम्नलिखित संबंध द्वारा सरलता से जोड़ा जा सकता है:
: <math>pe = \frac{E_{H}}{V_T \lambda} = \frac{E_{H}}{0.05916} = 16.903 \, \text{×} \, E_{H}</math>
: <math>pe = \frac{E_{H}}{V_T \lambda} = \frac{E_{H}}{0.05916} = 16.903 \, \text{×} \, E_{H}</math>
कहाँ, <math>V_T=\frac{RT}{F}</math> [[थर्मल वोल्टेज]] है, के साथ {{mvar|R}}, [[गैस स्थिरांक]] ({{val|8.314|u=J⋅K<sup>−1</sup>⋅mol<sup>−1</sup>}}), {{mvar|T}}, [[केल्विन]] में [[थर्मोडायनामिक तापमान]] (298.15 K = 25 °C = 77 °F), और {{mvar|F}}, [[फैराडे स्थिरांक]] (96 485 कूलम्ब/मोल of {{e-}}). लैम्ब्डा, λ = ln(10) ≈ 2.3026।
जहाँ, <math>V_T=\frac{RT}{F}</math> [[थर्मल वोल्टेज|बोल्ट्ज़मान स्थिरांक]] है, {{mvar|R}} के साथ [[गैस स्थिरांक]] ({{val|8.314|u=J⋅K<sup>−1</sup>⋅mol<sup>−1</sup>}}), {{mvar|T}}, [[केल्विन]] में [[थर्मोडायनामिक तापमान]] (298.15 K = 25 °C = 77 °F), और {{mvar|F}}, [[फैराडे स्थिरांक]] (96 485 कूलम्ब/मोल of {{e-}}) है। लैम्ब्डा, λ = ln(10) ≈ 2.3026 है।


वास्तव में, <math>pe = -\log[e^-]</math> समाधान में मुक्त इलेक्ट्रॉन ाग्रता के नकारात्मक लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है, और रेडॉक्स क्षमता के सीधे आनुपातिक है।<ref name="Environmental Chemistry (vanLoon)" /><ref>Stumm, W. and Morgan, J. J. (1981). Aquatic Chemistry, 2nd Ed., John Wiley & Sons, New York.</ref> कभी-कभी <math>pe</math> के बजाय कमी क्षमता की इकाई के रूप में उपयोग किया जाता है <math>E_h</math>, उदाहरण के लिए, पर्यावरण रसायन विज्ञान में।<ref name="Environmental Chemistry (vanLoon)" />यदि कोई सामान्य करता है <math>pe</math> हाइड्रोजन का शून्य से संबंध प्राप्त होता है <math>pe = 16.9\ E_h</math> कमरे के तापमान पर। रेडॉक्स क्षमता को समझने के लिए यह धारणा उपयोगी है, यद्यपि थर्मल संतुलन में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की पूर्ण ाग्रता के बजाय इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण, सामान्यतः रेडॉक्स क्षमता के बारे में कैसे सोचता है। यद्यपि, सैद्धांतिक रूप से, दो दृष्टिकोण समकक्ष हैं।
वास्तव में, <math>pe = -\log[e^-]</math> समाधान में मुक्त इलेक्ट्रॉन ाग्रता के नकारात्मक लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है, और रेडॉक्स क्षमता के सीधे आनुपातिक है।<ref name="Environmental Chemistry (vanLoon)" /><ref>Stumm, W. and Morgan, J. J. (1981). Aquatic Chemistry, 2nd Ed., John Wiley & Sons, New York.</ref> कभी-कभी <math>pe</math> के अतिरिक्त कमी क्षमता की इकाई के रूप में उपयोग किया जाता है <math>E_h</math>, उदाहरण के लिए, पर्यावरण रसायन विज्ञान में।<ref name="Environmental Chemistry (vanLoon)" />यदि कोई सामान्य करता है <math>pe</math> हाइड्रोजन का शून्य से संबंध प्राप्त होता है <math>pe = 16.9\ E_h</math> कमरे के तापमान पर। रेडॉक्स क्षमता को समझने के लिए यह धारणा उपयोगी है, यद्यपि थर्मल संतुलन में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की पूर्ण ाग्रता के अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण, सामान्यतः रेडॉक्स क्षमता के बारे में कैसे सोचता है। यद्यपि, सैद्धांतिक रूप से, दो दृष्टिकोण समकक्ष हैं।


इसके विपरीत, कोई पीएच के अनुरूप क्षमता को विलेय और पीएच तटस्थ पानी के मध्य संभावित अंतर के रूप में परिभाषित कर सकता है, जो झरझरा झिल्ली (जो हाइड्रोजन आयनों के लिए पारगम्य है) द्वारा अलग किया गया है। इस तरह के संभावित अंतर वास्तव में जैविक झिल्लियों पर अम्लता के अंतर से उत्पन्न होते हैं। यह क्षमता (जहां पीएच तटस्थ पानी 0 V पर सेट है) रेडॉक्स क्षमता के अनुरूप है (जहां मानकीकृत हाइड्रोजन समाधान 0 V पर सेट है), लेकिन हाइड्रोजन आयनों के बजाय, इलेक्ट्रॉनों को रेडॉक्स मामले में स्थानांतरित किया जाता है। पीएच और रेडॉक्स क्षमता दोनों ही विलयन के गुण हैं, न कि स्वयं तत्वों या रासायनिक यौगिकों के, और सांद्रता, तापमान आदि पर निर्भर करते हैं।
इसके विपरीत, कोई पीएच के अनुरूप क्षमता को विलेय और पीएच तटस्थ पानी के मध्य संभावित अंतर के रूप में परिभाषित कर सकता है, जो झरझरा झिल्ली (जो हाइड्रोजन आयनों के लिए पारगम्य है) द्वारा अलग किया गया है। इस तरह के संभावित अंतर वास्तव में जैविक झिल्लियों पर अम्लता के अंतर से उत्पन्न होते हैं। यह क्षमता (जहां पीएच तटस्थ पानी 0 V पर सेट है) रेडॉक्स क्षमता के अनुरूप है (जहां मानकीकृत हाइड्रोजन समाधान 0 V पर सेट है), लेकिन हाइड्रोजन आयनों के अतिरिक्त, इलेक्ट्रॉनों को रेडॉक्स मामले में स्थानांतरित किया जाता है। पीएच और रेडॉक्स क्षमता दोनों ही विलयन के गुण हैं, न कि स्वयं तत्वों या रासायनिक यौगिकों के, और सांद्रता, तापमान आदि पर निर्भर करते हैं।


नीचे दी गई तालिका में कुछ अपचयन विभव दर्शाए गए हैं, जिन्हें चिह्न उलट कर ऑक्सीकरण विभव में बदला जा सकता है। कम करने वाला एजेंट ऑक्सीकरण एजेंटों को इलेक्ट्रॉनों का दान (या कम) करता है, जिसे रेड्यूसर द्वारा कम किया जाता है। रिड्यूसर तब मजबूत होता है जब उसमें अधिक नकारात्मक कमी क्षमता होती है और कमजोर तब होता है जब उसमें अधिक सकारात्मक कमी क्षमता होती है। अपचयन क्षमता जितनी अधिक सकारात्मक होगी, इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रजातियों की बंधुता और कम होने की प्रवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। निम्न तालिका 25 डिग्री सेल्सियस पर संकेतित कम करने वाले एजेंट की कमी क्षमता प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, [[सोडियम]] (Na) धातु, [[क्रोमियम]] (Cr) धातु, [[ कपनुमा |कपनुमा]] (Cu<sup>+</sup>) आयन और [[क्लोराइड]] (Cl<sup>−</sup>) आयन, यह Na धातु है जो सबसे मजबूत कम करने वाला एजेंट है जबकि Cl<sup>−</sup> आयन सबसे कमजोर है; अलग ढंग से कहा, ना<sup>+</sup> आयन इस सूची में सबसे कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है जबकि {{chem2|Cl2}} अणु सबसे प्रबल होता है।
नीचे दी गई तालिका में कुछ अपचयन विभव दर्शाए गए हैं, जिन्हें चिह्न उलट कर ऑक्सीकरण विभव में बदला जा सकता है। कम करने वाला एजेंट ऑक्सीकरण एजेंटों को इलेक्ट्रॉनों का दान (या कम) करता है, जिसे रेड्यूसर द्वारा कम किया जाता है। रिड्यूसर तब मजबूत होता है जब उसमें अधिक नकारात्मक कमी क्षमता होती है और कमजोर तब होता है जब उसमें अधिक सकारात्मक कमी क्षमता होती है। अपचयन क्षमता जितनी अधिक सकारात्मक होगी, इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रजातियों की बंधुता और कम होने की प्रवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। निम्न तालिका 25 डिग्री सेल्सियस पर संकेतित कम करने वाले एजेंट की कमी क्षमता प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, [[सोडियम]] (Na) धातु, [[क्रोमियम]] (Cr) धातु, [[ कपनुमा |कपनुमा]] (Cu<sup>+</sup>) आयन और [[क्लोराइड]] (Cl<sup>−</sup>) आयन, यह Na धातु है जो सबसे मजबूत कम करने वाला एजेंट है जबकि Cl<sup>−</sup> आयन सबसे कमजोर है; अलग ढंग से कहा, ना<sup>+</sup> आयन इस सूची में सबसे कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है जबकि {{chem2|Cl2}} अणु सबसे प्रबल होता है।
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कोई भी प्रणाली या वातावरण जो सामान्य हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, आधा सेल है जिसे सकारात्मक रेडॉक्स क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है; हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को इलेक्ट्रॉन दान करने वाली किसी भी प्रणाली को नकारात्मक रेडॉक्स क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। <math>E_{h}</math> सामान्यतः वोल्ट (V) या [[millivolts]] (मिलीवोल्ट) में व्यक्त किया जाता है। उच्च सकारात्मक <math>E_{h}</math> ऐसे वातावरण को इंगित करता है जो मुक्त [[ऑक्सीजन]] जैसे ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया का समर्थन करता है। कम नकारात्मक <math>E_{h}</math> मजबूत कम करने वाले वातावरण को इंगित करता है, जैसे मुक्त धातु।
कोई भी प्रणाली या वातावरण जो सामान्य हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, आधा सेल है जिसे सकारात्मक रेडॉक्स क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है; हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को इलेक्ट्रॉन दान करने वाली किसी भी प्रणाली को नकारात्मक रेडॉक्स क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। <math>E_{h}</math> सामान्यतः वोल्ट (V) या [[millivolts]] (मिलीवोल्ट) में व्यक्त किया जाता है। उच्च सकारात्मक <math>E_{h}</math> ऐसे वातावरण को इंगित करता है जो मुक्त [[ऑक्सीजन]] जैसे ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया का समर्थन करता है। कम नकारात्मक <math>E_{h}</math> मजबूत कम करने वाले वातावरण को इंगित करता है, जैसे मुक्त धातु।


कभी-कभी जब जलीय घोल में [[इलेक्ट्रोलीज़]] किया जाता है, तो विलेय के बजाय पानी ऑक्सीकृत या कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, यदि [[सोडियम क्लोराइड]] का जलीय घोल इलेक्ट्रोलाइज़ किया जाता है, तो हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए [[कैथोड]] पर पानी कम किया जा सकता है।<sub>2(g)</sub>और हाइड्रॉक्साइड | ओह<sup>−</sup> आयन, Na के स्थान पर<sup>+</sup> सोडियम में अपचयित होना<sub>(s)</sub>, जैसा कि पानी के अभाव में होता है। यह उपस्थित प्रत्येक प्रजाति की कमी क्षमता है जो यह निर्धारित करेगी कि कौन सी प्रजाति ऑक्सीकरण या कम हो जाएगी।
कभी-कभी जब जलीय विलयन में [[इलेक्ट्रोलीज़]] किया जाता है, तो विलेय के अतिरिक्त पानी ऑक्सीकृत या कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, यदि [[सोडियम क्लोराइड]] का जलीय विलयन इलेक्ट्रोलाइज़ किया जाता है, तो हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए [[कैथोड]] पर पानी कम किया जा सकता है।<sub>2(g)</sub>और हाइड्रॉक्साइड | ओह<sup>−</sup> आयन, Na के स्थान पर<sup>+</sup> सोडियम में अपचयित होना<sub>(s)</sub>, जैसा कि पानी के अभाव में होता है। यह उपस्थित प्रत्येक प्रजाति की कमी क्षमता है जो यह निर्धारित करेगी कि कौन सी प्रजाति ऑक्सीकरण या कम हो जाएगी।


यदि कोई किसी प्रतिक्रिया के लिए इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के मध्य वास्तविक क्षमता को जानता है, तो पूर्ण कमी की क्षमता निर्धारित की जा सकती है। भूतल ध्रुवीकरण मापन के साथ हस्तक्षेप करता है, लेकिन विभिन्न स्रोत{{citation needed|date=December 2021}} 4.4 V से 4.6 V (इलेक्ट्रोलाइट सकारात्मक होने) के मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए अनुमानित क्षमता दें।
यदि कोई किसी प्रतिक्रिया के लिए इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के मध्य वास्तविक क्षमता को जानता है, तो पूर्ण कमी की क्षमता निर्धारित की जा सकती है। भूतल ध्रुवीकरण मापन के साथ हस्तक्षेप करता है, लेकिन विभिन्न स्रोत{{citation needed|date=December 2021}} 4.4 V से 4.6 V (इलेक्ट्रोलाइट सकारात्मक होने) के मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए अनुमानित क्षमता दें।
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सख्ती से [[एरोबियन]] आम तौर पर सकारात्मक पर सक्रिय होते हैं <math>E_h</math> मूल्य, जबकि सख्त [[अवायवीय]] सामान्यतः नकारात्मक पर सक्रिय होते हैं <math>E_h</math> मान। रेडॉक्स पोषक तत्वों, विशेष रूप से धातु आयनों की घुलनशीलता को प्रभावित करता है।<ref>{{Cite journal |title = Solubility of heavy metals in a contaminated soil: Effects of redox potential and pH |date = 1996 |journal = Water, Air, & Soil Pollution |doi = 10.1007/BF00282668 |last1 = Chuan |first1 = M. |last2 = Liu |first2 = G. Shu. J. |volume=90 |issue = 3–4 |pages=543–556 |bibcode = 1996WASP...90..543C|s2cid = 93256604 }}</ref>
सख्ती से [[एरोबियन]] आम तौर पर सकारात्मक पर सक्रिय होते हैं <math>E_h</math> मूल्य, जबकि सख्त [[अवायवीय]] सामान्यतः नकारात्मक पर सक्रिय होते हैं <math>E_h</math> मान। रेडॉक्स पोषक तत्वों, विशेष रूप से धातु आयनों की घुलनशीलता को प्रभावित करता है।<ref>{{Cite journal |title = Solubility of heavy metals in a contaminated soil: Effects of redox potential and pH |date = 1996 |journal = Water, Air, & Soil Pollution |doi = 10.1007/BF00282668 |last1 = Chuan |first1 = M. |last2 = Liu |first2 = G. Shu. J. |volume=90 |issue = 3–4 |pages=543–556 |bibcode = 1996WASP...90..543C|s2cid = 93256604 }}</ref>
ऐसे जीव हैं जो अपने चयापचय को अपने वातावरण में समायोजित कर सकते हैं, जैसे वैकल्पिक अवायवीय। वैकल्पिक एनारोबेस सकारात्मक ई पर सक्रिय हो सकते हैं<sub>h</sub>मान, और नकारात्मक ई पर<sub>h</sub>नाइट्रेट्स और सल्फेट्स जैसे ऑक्सीजन युक्त अकार्बनिक यौगिकों की उपस्थिति में मूल्य।{{Citation needed|date=April 2012}}
ऐसे जीव हैं जो अपने चयापचय को अपने वातावरण में समायोजित कर सकते हैं, जैसे वैकल्पिक अवायवीय। वैकल्पिक एनारोबेस सकारात्मक ई पर सक्रिय हो सकते हैं<sub>h</sub>मान, और नकारात्मक ई पर<sub>h</sub>नाइट्रेट्स और सल्फेट्स जैसे ऑक्सीजन युक्त अकार्बनिक यौगिकों की उपस्थिति में मूल्य।


जैव रसायन में, स्पष्ट मानक कमी क्षमता, या औपचारिक क्षमता, (<math>E^{\ominus '}_{red}</math>, प्राइम के साथ नोट किया गया{{'}} मार्क इन सुपरस्क्रिप्ट) जैविक और इंट्रा-सेलुलर तरल पदार्थों के पीएच 7 के करीब पीएच 7 पर गणना की जाती है, यदि किसी जैव रासायनिक रेडॉक्स प्रतिक्रिया संभव है तो अधिक आसानी से आकलन करने के लिए उपयोग किया जाता है। उन्हें सामान्य मानक कटौती क्षमता के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए {{nowrap|(<math>E^{\ominus}_{red}</math>)}} मानक शर्तों के तहत निर्धारित ({{nowrap|T {{=}} 298.15 K {{=}} 25 °C {{=}} 77 °F}}; {{nowrap|P<sub>gas</sub> {{=}} 1 atm {{=}} 1.013 bar}}) प्रत्येक विघटित प्रजाति की सांद्रता को 1 M के रूप में लिया जा रहा है, और इस प्रकार {{nowrap|[{{H+}}] {{=}} 1 M and [[pH]] {{=}} 0}}.
जैव रसायन में, स्पष्ट मानक कमी क्षमता, या औपचारिक क्षमता, (<math>E^{\ominus '}_{red}</math>, प्राइम के साथ नोट किया गया{{'}} मार्क इन सुपरस्क्रिप्ट) जैविक और इंट्रा-सेलुलर तरल पदार्थों के पीएच 7 के करीब पीएच 7 पर गणना की जाती है, यदि किसी जैव रासायनिक रेडॉक्स प्रतिक्रिया संभव है तो अधिक आसानी से आकलन करने के लिए उपयोग किया जाता है। उन्हें सामान्य मानक कटौती क्षमता के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए {{nowrap|(<math>E^{\ominus}_{red}</math>)}} मानक शर्तों के तहत निर्धारित ({{nowrap|T {{=}} 298.15 K {{=}} 25 °C {{=}} 77 °F}}; {{nowrap|P<sub>gas</sub> {{=}} 1 atm {{=}} 1.013 bar}}) प्रत्येक विघटित प्रजाति की सांद्रता को 1 M के रूप में लिया जा रहा है, और इस प्रकार {{nowrap|[{{H+}}] {{=}} 1 M and [[pH]] {{=}} 0}}.
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== पानी की गुणवत्ता ==
== पानी की गुणवत्ता ==


ऑक्सीडो-रिडक्शन पोटेंशिअल (ORP) का उपयोग कीटाणुशोधन क्षमता के लिए ल-मूल्य माप के लाभ के साथ पानी की गुणवत्ता की निगरानी करने वाली प्रणालियों के लिए किया जा सकता है, जो लागू खुराक के बजाय कीटाणुनाशक की प्रभावी गतिविधि को दर्शाता है।<ref name="suslow">Trevor V. Suslow, 2004. ''Oxidation-Reduction Potential for Water Disinfection Monitoring, Control, and Documentation'', University of California Davis, http://anrcatalog.ucdavis.edu/pdf/8149.pdf</ref> उदाहरण के लिए, ई. कोलाई, [[साल्मोनेला]], [[लिस्टेरिया]] और अन्य रोगजनकों का जीवित रहने का समय 30 सेकंड से कम होता है जब ORP 665 mV से ऊपर होता है, जबकि ORP 485 mV से कम होने पर 300 सेकंड से अधिक होता है।<ref name=suslow />
ऑक्सीडो-रिडक्शन पोटेंशिअल (ORP) का उपयोग कीटाणुशोधन क्षमता के लिए ल-मूल्य माप के लाभ के साथ पानी की गुणवत्ता की निगरानी करने वाली प्रणालियों के लिए किया जा सकता है, जो लागू खुराक के अतिरिक्त कीटाणुनाशक की प्रभावी गतिविधि को दर्शाता है।<ref name="suslow">Trevor V. Suslow, 2004. ''Oxidation-Reduction Potential for Water Disinfection Monitoring, Control, and Documentation'', University of California Davis, http://anrcatalog.ucdavis.edu/pdf/8149.pdf</ref> उदाहरण के लिए, ई. कोलाई, [[साल्मोनेला]], [[लिस्टेरिया]] और अन्य रोगजनकों का जीवित रहने का समय 30 सेकंड से कम होता है जब ORP 665 mV से ऊपर होता है, जबकि ORP 485 mV से कम होने पर 300 सेकंड से अधिक होता है।<ref name=suslow />


[[हेन्नेपिन काउंटी]], [[मिनेसोटा]] में पारंपरिक भागों-प्रति संकेतन (पीपीएम) [[जल क्लोरीनीकरण]] रीडिंग और ओआरपी की तुलना करते हुए अध्ययन किया गया था। इस अध्ययन के परिणाम स्थानीय स्वास्थ्य विनियमन कोड में 650 mV से ऊपर ORP को शामिल करने के पक्ष में तर्क प्रस्तुत करते हैं।<ref>{{cite journal |title= Do Traditional Measures of Water Quality in Swimming Pools and Spas Correspond with Beneficial Oxidation Reduction Potential? |last1= Bastian |first1= Tiana|last2= Brondum|first2= Jack|pmc=2646482 |pmid=19320367 |volume=124 |year=2009 |journal=Public Health Rep |issue= 2 |pages=255–61|doi= 10.1177/003335490912400213 }}</ref>
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Revision as of 01:31, 27 July 2023

उपापचयन विभव (जिसे आक्सीकरण/अपचयन विभव ओआरपी, pe, , अथवा के रूप में भी जाना जाता है) रासायनिक प्रजाति के इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रॉन को प्राप्त करने अथवा इलेक्ट्रॉनों को लुप्त करने की प्रवृत्ति का माप है और इस प्रकार यह क्रमशः कम अथवा ऑक्सीकृत हो जाता है। उपापचयन विभव वाल्ट (वी) में व्यक्त किया जाता है। प्रत्येक प्रजाति का अपना आंतरिक उपापचयन विभव होता है; उदाहरण के लिए, अपचयन विभव जितना अधिक सकारात्मक होगा (विद्युत्-रसायन में सामान्य औपचारिकता के कारण अपचयन विभव का अधिक उपयोग किया जाता है), इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रजातियों की आत्मीयता और कम होने की प्रवृत्ति उतनी ही अधिक होगी।

मापन और व्याख्या

जलीय विलयनों में, उपापचयन विभव किसी प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने अथवा लुप्त करने के समाधान की प्रवृत्ति का माप है। किसी अन्य अणु की तुलना में उच्च (अधिक धनात्मक) अपचयन विभव वाले समाधान में इस अन्य अणु से इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने की प्रवृत्ति होगी (अर्थात इस अन्य अणु को ऑक्सीकरण विधि द्वारा कम किया जा सकता है) और कम (अधिक ऋणात्मक) अपचयन विभव वाले समाधान में अन्य पदार्थों के लिए इलेक्ट्रॉन को त्यागने की प्रवृत्ति होगी (अन्य पदार्थ को कम करके ऑक्सीकरण किया जाएगा)। यद्यपि पूर्ण विभवों को त्रुटिहीन रूप से मापना लगभग असंभव होता है तथा अपचयन विभवों को संदर्भ इलेक्ट्रोड के सापेक्ष परिभाषित किया जाता है। जलीय विलयनों के अपचयन विभव का निर्धारण विलयन के संपर्क में अक्रिय संवेदन इलेक्ट्रोड और सॉल्ट ब्रिज द्वारा विलयन से संयोजित स्थिर संदर्भ इलेक्ट्रोड के मध्य संभावित अंतर को मापकर किया जाता है।[1]

संवेदन इलेक्ट्रोड संदर्भ अर्ध सेल से इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के लिए मंच के रूप में कार्य करता है; यह सामान्यतः प्लैटिनम से बना होता है, यद्यपि स्वर्ण और ग्रेफाइट का भी उपयोग किया जा सकता है। संदर्भ अर्ध सेल में ज्ञात विभव का रेडॉक्स मानक होता है। मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (एसएचई) वह संदर्भ है जिससे सभी मानक रेडॉक्स विभवों को निर्धारित किया जाता है, और इसे 0.0 वी का आरबिटरेरी अर्ध सेल विभव प्रदान किया गया है। यद्यपि, यह नियमित प्रयोगशाला उपयोग के लिए सूक्ष्म और अव्यवहारिक है। इसलिए, अन्य अधिक स्थिर संदर्भ इलेक्ट्रोड जैसे सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड और संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड (एससीई) सामान्यतः उनके अधिक विश्वसनीय प्रदर्शन के कारण उपयोग किए जाते हैं।

यद्यपि जलीय विलयनों में रेडॉक्स विभव का माप अपेक्षाकृत सरल होता है, विभिन्न कारक इसकी व्याख्या को सीमित करते हैं, जिनमें समाधान तापमान और पीएच, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया, मंद इलेक्ट्रोड कैनेटीक्स, असंतुलन, कई रेडॉक्स युग्म की उपस्थिति, इलेक्ट्रोड विषाक्तता, छोटी विनिमय धाराएँ और अक्रिय रेडॉक्स युग्म सम्मिलित हैं। परिणामस्वरूप, व्यावहारिक माप संभवतः ही कभी गणना किए गए मानों से युग्मित होते हैं। तत्पश्चात, संभावित माप में कमी उनके पूर्ण मान (जैसे प्रक्रिया नियंत्रण और अनुमापन) को निर्धारित करने के अतिरिक्त प्रणाली में परिवर्तन के निरीक्षण में विश्लेषणात्मक उपकरण के रूप में उपयोगी सिद्ध हुआ है।

स्पष्टीकरण

जिस प्रकार हाइड्रोजन आयन की सांद्रता जलीय विलयन की अम्लता अथवा पीएच को निर्धारित करती है, उसी प्रकार रासायनिक प्रजाति और इलेक्ट्रोड के मध्य इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित की प्रवृत्ति इलेक्ट्रोड युग्म के रेडॉक्स विभव को निर्धारित करती है। पीएच की भाँति, रेडॉक्स विभव दर्शाता है कि इलेक्ट्रॉनों को समाधान में अथवा प्रजातियों से कितनी सरलता से स्थानांतरित किया जाता है। रेडॉक्स विभव ऑक्सीकरण अथवा अपचयन के लिए उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों की मात्रा के अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को त्यागने अथवा प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रजातियों की विशिष्ट स्थिति के अंतर्गत क्षमता को दर्शाता है।

pe की अवधारणा का उपयोग पौरबैक्स आरेखों के साथ किया जाता है। pe अविमीय संख्या है और इसे EH से निम्नलिखित संबंध द्वारा सरलता से जोड़ा जा सकता है:

जहाँ, बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है, R के साथ गैस स्थिरांक (8.314 J⋅K−1⋅mol−1), T, केल्विन में थर्मोडायनामिक तापमान (298.15 K = 25 °C = 77 °F), और F, फैराडे स्थिरांक (96 485 कूलम्ब/मोल of  e−) है। लैम्ब्डा, λ = ln(10) ≈ 2.3026 है।

वास्तव में, समाधान में मुक्त इलेक्ट्रॉन ाग्रता के नकारात्मक लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है, और रेडॉक्स क्षमता के सीधे आनुपातिक है।[1][2] कभी-कभी के अतिरिक्त कमी क्षमता की इकाई के रूप में उपयोग किया जाता है , उदाहरण के लिए, पर्यावरण रसायन विज्ञान में।[1]यदि कोई सामान्य करता है हाइड्रोजन का शून्य से संबंध प्राप्त होता है