氧化還原電位

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氧化還原電位 oxidation-reduction poten-tial,redox potential 不論反應(yīng)形式如何,所謂氧化即失去電子,所謂還原即得到電子,一定伴有電子的授受過(guò)程。當(dāng)將白金電極插入可逆的氧化還原系統(tǒng)AH2 A 2e 2H 中,就會(huì)將電子給與電極,并成為與該系的還原能力大小相應(yīng)電位的半電池。將它與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組合所測(cè)得的電位即為該系的氧化還原電位。氧化還原電位值Eh是由氧化型 H2 還原型的自由能(或平衡常數(shù)),pH,氧化型與還原型量的比[ox]/[red]等因子所決定,并得出下式:

(R是氣體常數(shù), T是絕對(duì)溫度,F(xiàn)是法拉第常數(shù),n是與系的氧化還原有關(guān)的電子數(shù))。E′是氧化型和還原型等量時(shí)的Eh。在pH為F時(shí)稱為標(biāo)準(zhǔn)電位是表示該系所特有的氧化還原能力的指標(biāo)。將Eh對(duì)應(yīng)還原率做成曲線圖,則得以E0為對(duì)稱點(diǎn)的S型曲線。Eh高的系能將Eh低的系氧化,當(dāng)兩者的Eh相等時(shí)則達(dá)到平衡。但是,這只是在熱力學(xué)上所出現(xiàn)的現(xiàn)象。實(shí)際上,特別是對(duì)大多數(shù)生物學(xué)上的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),如不加酶和電子傳遞體,就不會(huì)發(fā)生可認(rèn)出的反應(yīng)。氧化還原電位除能直接對(duì)電位測(cè)定外,尚可根據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算,使用氧化還原指示劑求得。一般生物體內(nèi)的電子傳遞是從氧化還原電位低的方向朝高的方向,例如,有以NAD→黃素酶細(xì)胞色素C系→O2這樣的方式進(jìn)行的傾向,但也有因酶的特異性及其抑制而不按這種方式進(jìn)行的,由于反應(yīng)成分的濃度,也有可能標(biāo)準(zhǔn)電位低的系統(tǒng)將高的系統(tǒng)氧化的情況。在生物體的氧化還原系統(tǒng)中,多酚類和細(xì)胞色素C、a等是在 200-300mV附近,細(xì)胞色素b和黃素酶在 0—-100mV,在-330mV位置的是NAD,在-420mV位置的是鐵氧化還原蛋白。在活細(xì)胞中,好氧性的細(xì)胞電位高,厭氧性的電位低,酶的活性和細(xì)胞同化能力以及微生物的生長(zhǎng)發(fā)育等也有受氧化還原電位影響的情況。

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