Окисно-відновний потенціал води

Кілька днів тому в коментарях у нас на сайті запитали, чи здатний мінералізатор змінювати окисно-відновний потенціал води (ОВП). Оскільки цей показник не є параметром якості води в Україні, а використовується в абсолютно інших процесах, що не мають відношення до питної водопідготовки, ми вирішили пошукати причину виникнення питання у відвідувача.

Якщо "погуглити", на перших позиціях результатів пошуку негативний ОВП води описується, як визначник "живої" і "мертвої" води. Оскільки ми живемо в епоху високоякісної аналітичної хімії та доказової медицини, такі матеріали викликають скепсис.

Тому ми пішли шукати підтвердження або спростування цілющим властивостям такої води в науковій літературі. Цей матеріал буде про те, що ми знали, і що виявили в наукометричних базах.

Нормативні значення

Для початку розглянемо національні та міжнародні стандарти на питну воду.

Даний показник не нормується, оскільки не визначає будь-яких справжніх показників якості води. Його немає ні в ДСанПіН 2.2.4-171-10 «Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною», який нормує якість питної води в Україні, ні в документах Всесвітньої організації охорони здоров'я, ні в стандартах питної води Європейських країн.

У документах ВООЗ, які описують оцінку якостей води, редокс-потенціал (інша назва ОВП) описується виключно як показник, що визначає ефективність хлору як знезаражуючого реагента, а також попередньої оцінки ймовірності наявності у воді певних полютантів.

Що означає ОВП води?

Окисно-відновний потенціал (reduction-oxidation reaction) або redox потенціал характеризує здатність речовини приєднувати до себе іони або відновлюватися.

У воді завжди знаходиться певна кількість речовин, які є окисниками та відновниками. Ці речовини формують окисно-відновні пари, які починають обмінюватися електронами. Вони мають негативний заряд (1 електрон відбирає одну одиницю заряду атома).

Відновник, наприклад, сірководень, — це речовина, атоми якої можуть віддавати електрони, тобто бути їх донором.

Окисник, наприклад, перекис водню, — це речовина, атоми якої здатні приєднувати до себе електрони, тобто бути їх акцептором.

В ході реакції окиснення заряд атомів-окисників падає, оскільки приєднані електрони мають негативний заряд. А ось заряд атомів відновників підвищується, оскільки вони віддають негативно заряджені електрони. Пара, що складається з донора та акцептора називається окислювально-відновної.

Залежність ОВП від pH

Якщо окисники, які беруть участь в парі, містять кисень, наприклад, Cr₂O₇^2-, CrO₄^2-, MnO₄^-), при збільшенні концентрації іонів H⁺ (зменшенні pH) значення окисного потенціалу зростає. У разі зростання концентрації іонів OH^- (підвищення pH) потенціал падає. Тобто чим вищий pH, тим нижче потенціал.

Також грає роль концентрація відновника або окиснювача. В даному випадку використання іонізатора для води дійсно знизить ОВП разом зі зниженням pH. Про те як працює іонізатор, ми вже писали раніше.

Про що говорить величина і знак ОВП?

Це значення дозволяє передбачити які властивості матиме розчин — окисні або відновлювальні. Чим вище значення ОВП пари, тим вищим буде її окиснювальний потенціал і навпаки.

Практично всі процеси, що відбуваються в водах, мають негативний потенціал. В результаті без додавання сторонніх речовин питання буде стояти лише в концентрації іонів.

Чому реакції не відбуваються постійно?

Це дуже важливе питання. Насправді, в воді постійно відбуваються певні процеси. Але далеко не всі. Наприклад, з неї в звичайних умовах не випадає металічний кальцій або натрій і не виділяється водень, хоча виходячи зі значень потенціалів, ці реакції можливі.

Навіть якщо потенціал високий (не важливо, негативний або позитивний) реакція не обов'язково відбудеться. На малюнку зображений м'яч, який стоїть над схилом, але не рухається. Щоб він почав рух, йому потрібен поштовх, який називається енергією активації. Якщо необхідна енергія активації занадто висока, реакція може ніколи не відбутися. Більшість ймовірних реакцій, які можна передбачити, не відбуваються, як у воді, так і в біологічних середовищах.

Також не можна забувати, що вода теж має негативний редокс-потенціал. Наприклад, знизити його можна як розчином з молекулярним воднем або розчином аскорбінової кислоти, так і іонами важких металів. Наприклад, алюмінієм. Тому важливо пам'ятати, що будь-які маніпуляції варто проводити тільки з чистою водою.

Як працює ОВП метр?

Окислювально-відновний потенціал води, як і будь-якого іншого розчину вимірюється спеціальним приладом. Фактично ОВП метр — це потенціометр або вольтметр. Він здатний вимірювати ту саму електрорушійну силу, яку викликають електрони, що переходять з речовини-відновника до речовини-окислювача.

Вимірювання проводиться на спеціальному електроді з датчиком і перетворювачем, що подає показники на екран.

Одиницею вимірювання ОВП є мВ (мілівольти).

Доказова база

Вчені з'ясували, що ОВП всіх рідких середовищ людського організму завжди буде негативним. Тому деякі науковці допускають, що споживання рідин, які мають негативний (відновний) потенціал, буде позитивно позначатися на здоров'ї.

Проте, клінічних досліджень, що підтверджують ефективність такої води в плані покращення самопочуття, ми не змогли знайти. Більшість публікацій стосуються лабораторних експериментів або методів отримання води. Частина з досліджень проводилися для маркетингових цілей того чи іншого виробника іонізаторів води.

Важливо також відзначити, що рідини свіжих овочів і фруктів мають негативний потенціал, а ось приготовані харчові продукти, напої та вода з водопроводу мають позитивні значення потенціалу.

Природні води також вкрай рідко мають негативний потенціал, як, наприклад, води отримані з гірських льодовикових джерел.

Висновки

1. Окислювально-відновний потенціал не є нормативним показником якості води, тому робити оцінку води, яку ви споживаєте, за його значенням не варто.
2. Користь чи шкода для здоров'я людини води з низьким чи високим ОВП не доведена.
3. Впливати на редокс потенціал води можуть не тільки безпечні речовини, а й потенційні токсиканти.