Определение окислительно-восстановительного потенциала
Окислительно-восстановительные реакции занимают ведущее место в бродильных производствах: они лежат в основе брожения. От степени окисленности среды зависит характер метаболизма дрожжей: при высокой окисленности среды происходит аэробное дыхание и сахар потребляется дрожжами на рост и размножение, при низкой – анаэробное дыхание с образованием спирта. Эти реакции протекают и на стадии выдержки пива, обусловливая его вкус и аромат.
Окислительно-восстановительные реакции являются электрохимическими реакциями и связаны с переносом электронов, поэтому их интенсивность можно измерить, определив при помощи гальванического элемента возникающую ЭДС, пропорциональную интенсивности химической реакции.
Потенциал, возникающий на индикаторном электроде гальванического элемента, называется окислительно-восстановительным потенциалом (ОВ-потенциалом). Он обозначается символом Еh и выражается в вольтах. Величина Еh прежде всего зависит от содержания в растворе газообразного водорода и кислорода, а также от содержания веществ с окислительными или восстановительными свойствами. Чистая вода диссоциирует не только на ионы Н+ и ОН-, но и на молекулы по уравнению 2Н2О = 2Н2 + О2. Эти величины связаны константой диссоциации К = [Н2] [О2] и при увеличении, например, [Н2] соответственно уменьшается [О2]. При наличии в растворе восстановителя концентрация водорода по сравнению с содержанием его в чистой воде повышается, а кислорода соответственно уменьшается и наоборот. Следовательно, восстановительную и окислительную способность раствора можно характеризовать одной величиной [Н2] аналогично тому, как кислотность и щелочность растворов характеризуют концентрацией водородных ионов [Н+]. При этом также пользуются не абсолютным значением концентрации, а ее десятичным логарифмом с обратным знаком и обозначают его символом rН2 = = - lg[Н2].
В водном растворе, насыщенном водородом, rН2=0, а при насыщении кислородом rН2=41. Внутри этого интервала окислительно-восстановительная способность раствора характеризуется следующими величинами rН2: от 0 до 8,5 – сильновосстанавливающая; от 8,5 до 17 – слабовосстанавливающая; от 18 до 25,5 – индифферентная; от 25,5 до 34 – слабоокисляющая; от 34 до 41 – сильноокисляющая.
Если в окислительно-восстановительной реакции принимает участие ион водорода, то потенциал электрода зависит также от величины рН. Взаимосвязь rН2, рН и Еh выражается уравнением rН2 = Еh: 0,029 + 2 рН.
Для определения окислительно-восстановительной способности применяют два метода – электрометрический и колориметрический.