Oksidasyon-İndirgeme Potansiyeli (ORP)

Çözünmüş moleküler hidrojen içeren suyun (örneğin iyonize su) özelliklerinden biri, negatif bir oksidasyon-İndirgeme potansiyeline (ORP) sahip olmasıdır. Sulu çözeltilerde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar “redoks reaksiyonları” olarak adlandırılır. ORP, bir çözeltinin kimyasal reaksiyonlardan elektron verme veya alma kapasitesini ölçer.

ORP değeri, pH gibi, su kalitesinin belirlenmesinde ve su arıtma süreçlerinde önemli bir rol oynar.

Nasıl ki pH, suyun protonları (yani hidrojen iyonları, H⁺) alma veya verme eğilimini belirliyorsa, ORP da suyun elektron alma veya verme eğilimini gösterir. Daha yüksek (pozitif) ORP’ye sahip bir çözeltinin, daha düşük ORP’ye sahip bir çözeltiden elektron çekme potansiyeli vardır.

Örneğin, +700 mV’luk bir çözüm, +900 mV’a göre bir antioksidandır; +900 mV ise +1100 mV’a göre bir antioksidandır.

OKSİDASYON VE İNDİRGEME

Oksidasyon, elektronların uzaklaştırılmasıyla gerçekleşir; örneğin bir serbest radikal bir hücreden elektron çaldığında.

Bu durumda hücre oksitlenir (oksidasyon durumu artar) ve serbest radikal indirgenmiş olur.

İndirgeme, elektronların alınması veya kazanılması anlamına gelir (oksidasyon durumunun azalması); örneğin bir antioksidanın serbest radikale elektron bağışlaması gibi.

Bu süreçte serbest radikal indirgenir, antioksidan ise oksitlenir.

• Antioksidan “indirgeme ajanı” olarak adlandırılır; serbest radikali indirger.
• Serbest radikal ise “oksitleyici ajan” olarak adlandırılır; antioksidanı oksitler.

KAVRAMLARI KARIŞTIRMAMAK

Bu kavramları akılda tutmanın kolay bir yolu, yaygın bir ezberi kullanmaktır:

OILRIG → Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain (Oksidasyon Elektron Kaybı, İndirgeme Elektron Kazanımıdır.)

Soldaki grafik de bu süreci açıklayıcı ve bilgilendiricidir.

Unutmayın: bir oksidasyon reaksiyonu olmadan bir indirgeme reaksiyonu olamaz; bunun tersi de doğrudur.

POTANSİYEL

Potansiyel, kimyasal bir türün oksidasyon-indirgeme reaksiyonuna girme eğilimini gösterir.

Bu doğrudan bir reaksiyon değildir; potansiyel, depolanmış enerjidir ve volt cinsinden ölçülür.

Yani voltaj potansiyeli ne kadar yüksekse, redoks reaksiyonu gerçekleşme eğilimi de o kadar yüksek olur.

• Bir türün pozitif potansiyeli ne kadar yüksekse (örneğin serbest radikaller), elektronlara olan ilgisi o kadar fazladır ve dolayısıyla başka bir türden (örneğin hücre zarından) elektron çalma eğilimi de artar.
• Bir türün redoks potansiyeli ne kadar düşükse (örneğin antioksidanlar), elektronlara olan ilgisi o kadar azdır ve elektron bağışlama eğilimi daha fazladır (yani bir serbest radikali nötralize eder).

İKİ ÖNEMLİ NOKTA

Yüksek bir ORP değerine (negatif veya pozitif) sahip olmak, tek başına bir reaksiyonun gerçekleşeceği anlamına gelmez. Tıpkı bir tepenin zirvesindeki bir top gibi: Topun aşağı yuvarlanma potansiyeli vardır, ama yine de ilk hareketi başlatacak bir “itme” gerekir (buna “aktivasyon enerjisi” (Ea) denir). Gerekli aktivasyon enerjisi çok yüksekse, reaksiyon hiç gerçekleşmeyebilir.

Örneğin:

Herkes “elmas sonsuza kadar dayanır” der.
Gerçekte elmasın grafite dönüşme potansiyeli vardır (Gibbs serbest enerjisi = -2,90 kJ/mol), fakat aktivasyon enerjisi o kadar yüksektir ki bu dönüşüm neredeyse hiç gerçekleşmez.

Negatif bir ORP değeri, bir maddenin mutlaka fizyolojik bir antioksidan değere sahip olduğu anlamına gelmez. Burada önemli olan, ORP değerini üreten kimyasal türdür.

Örneğin:

• Vitamin C, moleküler hidrojen veya alüminyum metal ekleyerek suya negatif ORP kazandırabilirsiniz.
• Ancak, yalnızca Vitamin C ve moleküler hidrojenin fizyolojik faydası vardır.
• Alüminyum metal, farklı oksidasyon durumlarında (-700 mV’nin üzerinde ORP sağlayabilir), ancak biyolojik olarak oksitleyici etkiler yapabilir ve zarar verebilir.

Bu yüzden günümüzde birçok ticari ürün “negatif ORP suyu” sunduğunu iddia etse de, asıl sorulması gereken soru şudur:
“Negatif ORP’yi hangi kimyasal tür üretiyor ve bu türün gerçekten fizyolojik bir değeri var mı?”

ÖZET

ORP değeri sadece bir oksidasyon-İndirgeme reaksiyonunun gerçekleşme potansiyelini gösterir.

• Bir reaksiyonun gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini,
• Ne kadar hızlı gerçekleşeceğini
• Veya tüketildiğinde biyolojik/fizyolojik bir antioksidan etkisi olup olmayacağını göstermez.

Bu yüzden, suyunuzda ölçülen negatif ORP’nin kaynağını bilmek çok önemlidir.