土や食品の酸化還元電位を測定したいのですが、水に溶かしてORPメーターとかいう物で測定すれば良いのでしょうか?何かアドバイス等ありましたらお願いします。

A 回答 (1件)

食品のORPを測った事無いので、土だけ。



ORPメーターは水質用ですね?(土質用なんて見た事ないので、そうじゃないかと思うのですが)
そうすると、やはり土そのものではなく間隙水のORPを測ることになります。

でも、水に溶かすのではなく、水に浸かっている土の塊にセンサーを突っ込む方がいいです。
水に入れて攪拌すると、水中の溶存酸素が土の中に入ってしまいますよね。ORPは溶存酸素の量で値が変わりますから、その場でセンサーを突っ込んで測るほうが影響は小さいと思います。土を採取するなら空気をあまり入れないよう塊で採れるといいんですが、筒を押し込んで抜けばそれなりに採れると思います(砂のようにサラサラしたのは採れませんけど)。

ちなみにORPメーターはpH用のセンサーがついているものが多いのですが、pHメーターはガラス電極なので、センサーカバーがついてても土にぐいぐい押し込むと割れます(当たり前ですね)。←そんなことするのは私だけか… (^_^;)

この回答への補足

回答ありがとうございます。m(__)m
使用するのは水質用のORPメーターです。測定したいのは採取してきた土の酸化還元電位なんです。
ですからあまり量がないんです。水に溶かしてしまうと問題ありなんですね。どうしましょうか。
特殊な土なので構成成分だけでなくいろんな方面から調査しているのです。
放射線を調べたりして・・・。

補足日時:2001/05/18 09:49
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Q標準酸化還元電位について教えてください。

先程、酸解離定数について質問した者です。もう一問だけ、よろしくお願いします。

標準酸化還元電位についての定義がわかりません。ネットで探した結果、以下のような文章を見つけたのですが、標準酸化還元電位の説明として適当でしょうか?
また、標準酸化還元電位と酸化還元電位は同じなのでしょうか?
ご回答のほう、よろしくお願いします。


酸化とは物質が電子を失う過程をいい、還元とは物質が電子を得る過程をいうが、この反応は可逆的に発生する。
酸化還元系に溶液に侵されない白金電極と比較電極を入れると、電極の表面と溶液の間に電位が発生する。これを酸化還元電位といい、下記の式で表される。

  Eh=Eo+((2.303RT)/nF)([Ox]/[Red])
     [Ox]:酸化物の活量  [Red]:還元物の活量  R:ガス定数
     F:ファラディー定数   T:絶対温度        Eo:固有定数

Ehは、電気化学での基準となる水素電極を基準とした値だが、水素電極は構成が複雑で実用的でないため、酸化還元電位は比較電極を基準として測定し、水素電極基準に換算してEhを求める。
酸化還元電位は上式から分かるように、酸化物と還元物の比により定まるので、比が一定であれば濃度に関係なく同じEhを示す。また、酸化物の比率が高いとプラス側に、還元物の比率が高いとマイナス側に電位が変動する。

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標準酸化還元電位についての定義がわかりません。ネットで探した結果、以下のような文章を見つけたのですが、標準酸化還元電位の説明として適当でしょうか?
また、標準酸化還元電位と酸化還元電位は同じなのでしょうか?
ご回答のほう、よろしくお願いします。


酸化とは物質が電子を失う過程をいい、還元とは物質が電子を得る過程をいうが、この反応は可逆的に発生する。
酸化還元系に溶液に侵されない白金電極と比較...続きを読む

Aベストアンサー

高校生でしょうか?

まず、式自体が間違っています。右辺の一番最後の([Ox]/[Red])の前に、logが必要です。ln(自然対数を使う場合もありますが、その際は2.303が不要になります)

上記の式でE0(oはオーではなく、ゼロ)が標準酸化還元(電極)電位です。

この式のことをNernst(ネルンスト)の式といい、この式を導くには、ギブスの自由エネルギー変化の定義が理解できていないといけません。

質問に対しての回答をするなら、標準酸化還元電位と酸化還元電位とは同じではありません。
標準酸化還元電位(E0)は、言葉どおり「標準」なので、標準状態(温度、活量を一定と仮定)での平衡電位を示し、上記式から導かれる酸化還元電位(Eh)は、実物の溶液の濃度や温度によって変化した平衡電位です。

また、上記説明文は「酸化還元電位」を求める式の説明であり、標準酸化還元電位を求める説明ではありません。

ネットであれこれ調べるよりも、しっかりとした参考書・専門書を調べられることをお勧めします。

Q酸化還元電位と標準酸化還元電位の違いについて教えて下さい。

どなたか酸化還元電位と標準酸化還元電位の違いについて教えて下さい。

片方が分かればもう片方も算出出来るものなのでしょうか?
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

ネルンストの式をご覧下さい。これが全てです。↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%83%B3%E3%82%B9%E3%83%88%E3%81%AE%E5%BC%8F
(この例↑ではpHについて言及していますが、無視して下さい。また活量は無限希釈時には濃度にほぼ一致します。)
さらにa_Red/a_Ox=1の時E=E^0になりますが、E^0は当該電極と標準水素電極との電位差です。

Q標準酸化還元電位について教えてください

先程、酸解離定数について質問した者です。もう一問だけ、よろしくお願いします。

標準酸化還元電位についての定義がわかりません。ネットで探した結果、以下のような文章を見つけたのですが、標準酸化還元電位の説明として適当でしょうか?
また、標準酸化還元電位と酸化還元電位は同じなのでしょうか?
ご回答のほう、よろしくお願いします。


酸化とは物質が電子を失う過程をいい、還元とは物質が電子を得る過程をいうが、この反応は可逆的に発生する。
酸化還元系に溶液に侵されない白金電極と比較電極を入れると、電極の表面と溶液の間に電位が発生する。これを酸化還元電位といい、下記の式で表される。

  Eh=Eo+((2.303RT)/nF)([Ox]/[Red])
     [Ox]:酸化物の活量  [Red]:還元物の活量  R:ガス定数
     F:ファラディー定数   T:絶対温度        Eo:固有定数

Ehは、電気化学での基準となる水素電極を基準とした値だが、水素電極は構成が複雑で実用的でないため、酸化還元電位は比較電極を基準として測定し、水素電極基準に換算してEhを求める。
酸化還元電位は上式から分かるように、酸化物と還元物の比により定まるので、比が一定であれば濃度に関係なく同じEhを示す。また、酸化物の比率が高いとプラス側に、還元物の比率が高いとマイナス側に電位が変動する。

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ご回答のほう、よろしくお願いします。


酸化とは物質が電子を失う過程をいい、還元とは物質が電子を得る過程をいうが、この反応は可逆的に発生する。
酸化還元系に溶液に侵されない白金電極と比較...続きを読む

Aベストアンサー

少々疑問点が分かりづらいですが、とりあえず講義的に説明してみます。なお電極の表面を扱うとなると、本当は説明文よりもはるかに複雑になります。出来れば水溶液中における酸化還元平行が成立する2つの物質を選んだ説明が妥当だと思います。その溶液に自身が反応を起こさない電極を入れた状態を想定します。

酸化体と還元体の間で電気化学的に平行関係が成立する場合、両者を含めた系全体の溶液ポテンシャルEhは両者の活量の比(それぞれの絶対量でなく)によって決定されます。
それが次式(Nernstの式)の式中の(Cox/Cred)で与えられます。

Eh=Eo + (RT/nF) * ln (Cox/Cred)
Rは気体定数,Fはファラデー定数,nは移動する電子の数(1イオンあたり),Cox,Credは酸化体、還元体の濃度
*自然対数を忘れないでください。

またポテンシャルEhは物質(酸化体・還元体対)そのものの種類にも依存します。例えばFe(II)-Fe(III)の酸化還元電位は0.770Vとなっています。溶液中にFe2+とFe3+が等量(正確には等しい活量、というか、濃度で)溶解している場合に、その溶液の電気化学ポテンシャルは0.770Vということです。(なお数字は、水素の酸化還元電位、すなわちH2とH+の平衡電位(両者活量1ですので、1atmの水素ガスとpH0の酸が平衡になっているガス電極)を基準にして比較したときの値です。)
この時のポテンシャルがNo.1さんの言うように、標準酸化還元電位Eoとなります(T=298K,1atm下で)。標準、というのは、例えば電池も使えば酸化体あるいは還元体の量そのものが減り、平衡電位が式中右辺の自然対数内の分変化します。
例えばFe2+が0.1M、Fe3+が0.01M存在する溶液では、ln(0.1/0.01)=10、かつ酸化体と還元体における反応式、

Fe3+ + e- = Fe2+

よりn=1(nはe-の係数)、よって以上をNernst式に代入し、

Eh = 0.770 + (8.31*298/1*96500) * ln 10
= 0.770 + 0.0256 * 2.302 = 0.829

このように平衡電位はアノード、酸化側に+0.059Vだけ変化します。酸化体と還元体の比が100倍、1000倍になるとこの2倍、3倍だけプラスされます。

少々疑問点が分かりづらいですが、とりあえず講義的に説明してみます。なお電極の表面を扱うとなると、本当は説明文よりもはるかに複雑になります。出来れば水溶液中における酸化還元平行が成立する2つの物質を選んだ説明が妥当だと思います。その溶液に自身が反応を起こさない電極を入れた状態を想定します。

酸化体と還元体の間で電気化学的に平行関係が成立する場合、両者を含めた系全体の溶液ポテンシャルEhは両者の活量の比(それぞれの絶対量でなく)によって決定されます。
それが次式(Nernstの式)の式...続きを読む

Q酸化還元電位の測定値の表し方

土壌とか底質の酸化還元電位を飽和KCLの銀-塩化銀電極で測定した場合
標準酸化還元電位で表示するにはどうしたらよいでしょうか?
(測定時の試料温度は関係あると思いますが・・・)
また、通常電極の種類と実測値と測定時の温度を併記することが一般的なのでしょうか?

Aベストアンサー

> 標準酸化還元電位で表示するにはどうしたらよいでしょうか?

 お知りになりたいのは「標準酸化還元電位にどう換算するか?」でしょうか?

 参考 URL のページには銀/塩化銀比較電極を使用した場合,次式で補正すると書かれています。これの根拠は分かりませんが,お書きの式と同じだと思います。

 Eh = EAg/AgCl + 206 - 0.7・(t-25)
   Eh:標準水素電極基準にした酸化還元電位
   EAg/AgCl:白金電極と銀/塩化銀比較電極との間の測定値(mV)
   t:温度(℃)

 お書きの式『Eh(vs.SHE)=E+200mV+a・(T-293)』と比べると,200 mV と 206 mV の違いがあるようです。が,「日本化学会編新化学ライブラリー 電気化学」(米山 宏 著,大日本図書)には,1 M KCl 銀・塩化銀電極の電位が 236.1 mV と出ていますので,この差は「1 M KCl 銀・塩化銀電極」と「飽和 KCl 銀・塩化銀電極」の違いによると思います。

 したがって,これらの差は温度の補正に関しては関係ないと思われ,御質問の a は 0.7 で良いと思います。

参考URL:http://www.fujiwara-sc.co.jp/catalog/ehs120.html

> 標準酸化還元電位で表示するにはどうしたらよいでしょうか?

 お知りになりたいのは「標準酸化還元電位にどう換算するか?」でしょうか?

 参考 URL のページには銀/塩化銀比較電極を使用した場合,次式で補正すると書かれています。これの根拠は分かりませんが,お書きの式と同じだと思います。

 Eh = EAg/AgCl + 206 - 0.7・(t-25)
   Eh:標準水素電極基準にした酸化還元電位
   EAg/AgCl:白金電極と銀/塩化銀比較電極との間の測定値(mV)
   t:温度(℃)

 お書きの式...続きを読む

Q酸化還元電位について

酸化還元電位について教えてください。
標準酸化還元電位というのが出てきました。
これはどのように決まるのですか?
計算式があるのですが難しくてわかりませんでした。

Aベストアンサー

> 酸化還元電位について教えてください。

 「理化学辞典 第五版」(岩波)によると,『酸化還元電極の平衡電極電位で溶液の酸化力(または還元力)の強さを表わす量』です。もう少し簡単に言うと,酸化還元反応を行なう2つの電極間の電子を移動させる力の差を電極間の電圧として表したものです。

> 標準酸化還元電位というのが出てきました。

 標準水素電極を対電極として測定した,反応の酸化還元電位です。

> これはどのように決まるのですか?

 実測して求めているはずです。測定の方法は参考 URL のサイト(高等学校_化学_テキスト)に簡単なものがあります。「化学 Ib」⇒「第6章 e-の授受による化学変化」⇒「6.3 酸化剤,還元剤の強弱と定量」と進み,図6.4 を御覧下さい。

参考URL:http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~kashida/

Q酸化還元電位測定用白金電極の検定方法について

酸化還元電位のテスト溶液としてキンヒドロン溶液とZoBell溶液がよいと勉強しました。
どちらの溶液を使うべきか決めかねているのですが、これら二つの溶液の利点や欠点等を簡潔に教えてください。
また、参考文献等ありましたら是非教えてください。

探していますが見つからないのです。

宜しくお願いします。

Aベストアンサー

白金電極の検定ですか?
どっちでやってもさほど意味があるとは思えません.これらの溶液に対して良好な応答を示すからといって,肝心の測定対象の溶液でちゃんとした電位応答を示すかどうかは全く別の問題になるからです.

Q酸化還元電位の調節方法を教えてください。

酸化還元電位の調節方法を教えてください。

閉鎖系の水溶液中の酸化還元電位を、できるだけ簡単な方法(試薬の投入や、窒素ガスばっき等)で調節したいのですが、どのような方法がありますか?
やっぱり、酸化剤や還元剤を投入する必要があるのでしょうか?

金属酸化物の合成を、酸化還元電位の関数として試してみたいのですが、試薬を用いる場合、共存イオンの影響を考慮せねばならないので、正確な比較ができないと考えてます。

またこういう実験手法が詳しく載ってる実験書や本があれば教えてください。

ご存知の方、よろしくお願い申し上げます。

Aベストアンサー

具体例ですか.
たとえば,フェリシアン化カリウムとフェロシアン化カリウムの混合液とかですね.
今の場合,酸化体も還元体も溶存種である必要があるでしょう.
酸化還元対の選択でだいたいの電位が決まり (そのカップルの酸化還元電位近辺),微調整は濃度比で行うということになるわけです.
考え方は,pHバッファと同じですよ (pKa と,解離種,非解離種の比でpHを合わせる).

Q酸化還元電位の測定で

酸化還元電位を測定をして、ネルンストの式に当てはめました。
E=E0+RT/nF×log(a ox/a red)
そして、計算すると、E0(標準酸化還元電位)が理論値では360mVとなるのですが、365mvになりました。そして、RT/Fの理論値が0.0592(25度)となりますが、測定値では0.0600になりました。温度は27度ぐらいでした。RT/Fの方は、温度だけのせいでこのようなずれになるのでしょうか?両方とも、どうしてこのようなずれがでるのでしょうか?

Aベストアンサー

 この程度の誤差なら、まあまあうまく測定していると思いますけど。
 理論値からずれる原因は、一般的には以下の事などが考えれられます。
1.比較電極内部液の濃度(測定電位のズレ)
 正しい濃度の液に入れ換える。
2.温度ズレ(Slope値のズレ)
 センサー指示値を標準温度計で校正する。
 電極と試料の温度が異なる場合、試料に浸したのち、電極温度が安定してから電位値を記録する。
3.試料濃度の違い
 測定した試料の濃度を際確認する。
4.電位差計の狂い
 狂う頻度は極少ないと思いますが。
 他の電位差計でも試してみてはどうでしょうか。

Q標準酸化還元電位E。について教えてください。

標準酸化還元電位について質問します。

例えば、
FAD+ 2H+ + 2e- → FADH2(E。=-0.06V)――(1式)

シトクロームC-Fe3+ + e- → シトクロームC-Fe2+
              (E。=+0.25V)――(2式)
*ここでは、pH=7.0における標準酸化還元電位をE。と表しました(Eの右下はゼロのつもりです。)

上記の2本の半反応式(還元反応として表したものです)をたし合わせて、酸化還元の化学式を作る場合、
電子の数合わせのために、係数を2倍にして
2シトクロームC-Fe3+ + 2e- → 2シトクロームC-Fe2+
としますが、この際、酸化還元電位の値は、
両辺を2倍したこの式においても、+0.25Vの値を
そのまま用いて良いのでしょうか?

この2本の式から、酸化還元反応の化学式を
作ると、
FADH2 + 2シトクロームC-Fe3+ → FAD + 2H+ + 2シトクロームC-Fe2+
となると思います。ここで、自由エネルギー変化を
ネルンストの式(自由エネルギー変化と酸化還元電位との関係)
  ΔG=-nFΔE
(n:反応で移動する電子数 、F:ファラデー定数23.063kcal/V 、ΔE:電子供与体と電子受容体の酸化還元電位の差)

によって、自由エネルギー変化ΔGを求める場合、
ΔG=-2×23.063×(0.25-(-0.06))= ~

と計算したのですが、この計算において、
2式の酸化還元電位は、上のように0.25をそのまま用いて
良いのでしょうか?

初学者のためこのような質問になってしまいましたが、
回答よろしくお願いします。

標準酸化還元電位について質問します。

例えば、
FAD+ 2H+ + 2e- → FADH2(E。=-0.06V)――(1式)

シトクロームC-Fe3+ + e- → シトクロームC-Fe2+
              (E。=+0.25V)――(2式)
*ここでは、pH=7.0における標準酸化還元電位をE。と表しました(Eの右下はゼロのつもりです。)

上記の2本の半反応式(還元反応として表したものです)をたし合わせて、酸化還元の化学式を作る場合、
電子の数合わせのために、係数を2倍にして
2シトクロームC-Fe3+ + 2e- → 2...続きを読む

Aベストアンサー

ネルンストの式については、最近使っていないので自信がないです。

酸化還元電位(還元電位であらわす)については、式を数あわせのために何倍しても変化はありません。変化があるのは、「電位」ではなく「エネルギー=電位×電荷(ファラデー数)」です。

なお、半電池の電位はあくまでも「標準状態」の「平衡」電位であること、つまり「定義」された濃度比からずれるとネルンストの式により計算し直さねばなりません。

Q酸化還元電位とは具体的に何ですか?

一通り電気化学を勉強したうえで質問します。

酸化還元電位つまり電気化学ポテンシャルとは何のことなのでしょうか?
例えばA→A^+になる電位をEとするとこの電位というのは
AのHOMOにある電子が一つ失われることを意味します。
この電子というのは電極或いは溶液中のイオンに飛び移ることを意味するわけですが、これはAのHOMO準位のエネルギーと電極或いは溶液中のイオンのフェルミエネルギーが一致したときということになるのでしょうか?
計算でこの電位を出す方があれば、書籍名で構いませんので教えて下さい。
化学者向けの電気化学の本はいくらでもありますが、物理学者向けの本がなく困っています。
何卒よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

まず,電気化学ポテンシャルと酸化還元電位は同じではありません.
電気化学ポテンシャルは,物理系の方なら,化学ポテンシャルと電気ポテンシャルの和であるということでいいですかね.これは,質問に挙がっている例だと,A と A+ のそれぞれについてある値があるわけです.そして,このような酸化還元系ではもうひとつ,電子のことを考える必要があります.
そして,電子だけが電極相と溶液相を行き来できるので,本質的にはこの電子の電気化学ポテンシャルが溶液相と電極相で一致したときが平衡条件です.この辺の考え方は,metal/metal contact などの場合となんら変わりません.このとき,言い方を変えれば,電極のフェルミレベルと溶液のフェルミレベルが一致したということになるでしょう.ただし,溶液側のフェルミレベルというのがくせ者です.これは A や A+ 単独については定義できません.物理の人はここで誤解する場合が見られます.同様に,酸化還元電位も A や A+ 単独については定義のしようがありません.
酸化還元系 A <=> A+ + e について,平衡状態では μA = μ~A+ + μ~e ですから,μ~e = μA - μ~A+ ,そしてこれが電極中の電子の電気化学ポテンシャルと一致するわけです.その結果,電極相と溶液相の間には内部電位差が発生し,その大きさは,A,A+ の化学ポテンシャル,いいかえれば濃度や,それ自体の酸化力,還元力 (これは標準化学ポテンシャルμ°に反映される) に依存するということになります.
一般的には溶液の内部電位を知る方法はないので,溶液との内部電位差が固定されるような電極,つまりそれは一定の組成の酸化還元系と平衡にある電極 (その基準として採用されたのが標準水素電極),ということですが,それを基準に取り,基準の溶液と被測定溶液の間に内部電位差が発生しないように両溶液を接続することで,任意の酸化還元系と平衡にある電極の電位を測定します.そしてそうやって測った電極電位は,A や A+ の濃度に依存するということです.

では,このような場合に A の電子供与力 (還元力) はどうやって評価できるか,というとこれは A だけを見ていてもだめで,A と A+ について,ある条件を決め,そのときの電極電位の高低を評価してやれば,還元力を比較できることになります.一般的には,この値が低いほど(-方向だが,基準電位には任意性があるので,符号そのものには意味がないことに注意)還元力が強い,と言えるわけです.還元は HOMO レベルの電子が外に出る過程と考えれば,この電位から HOMO レベルを評価できると考えることは,まあ自然な発想なのでしょう.しかしことはそれほど簡単ではありません.
一般的には,A と A+ が標準状態 (つまり活量が1) にあるときの電極電位をもって,標準酸化還元電位とし,俗にいう酸化還元電位はこのことです.しかし,そもそもこの電位の測定というのが,ある任意に決められた酸化還元系 (たとえば B <=> B+ + e) に挿入された電極の電位との差分でしか測れないということが問題になります.この差分は,ふたつの酸化還元系が組み合わさった全酸化還元反応 A + B+ = A+ + B の自由エネルギー変化を測っているのと,完全に等価です.結局,電気化学系の測定をいくらやっても,A = A+ + e というような酸化還元系のフェルミレベルは求められません.金属のフェルミレベルは電子放出現象などで測れることは測れますが,溶液と金属が接触すると内部電位差が発生してしまい,その値を実測することもできないので,金属を基準にすることもできません.

結局,HOMO レベル等を電気化学測定から見積もるには,何かひとつでいいから,電極電位と通常の物性物理学でいうところのフェルミレベルを結びつける必要があるのです.あとはそこからの相対比較ですむわけですから.
そのような観点で,HOMO レベルのわかっている一連の物質について,酸化還元電位測定が行われ,たとえば条件さえうまく揃えられれば,イオン化ポテンシャルと酸化還元電位の間に(単位を合わせれば)傾き 1 の関係は得られています.たとえば,Kohchi et al., J. Am. Chem. Soc., 106, 3968 (1984).このような結果から,軌道レベルと酸化還元電位を結びつけることは可能で,さまざまな検討の集約値として,標準水素電極の電位が,真空準位のした 4.44eV (だったかな?) という見積もり値がよく使われています.この値にどのくらいの信憑性があるのかについては,現在でも意見は分かれます.

まず,電気化学ポテンシャルと酸化還元電位は同じではありません.
電気化学ポテンシャルは,物理系の方なら,化学ポテンシャルと電気ポテンシャルの和であるということでいいですかね.これは,質問に挙がっている例だと,A と A+ のそれぞれについてある値があるわけです.そして,このような酸化還元系ではもうひとつ,電子のことを考える必要があります.
そして,電子だけが電極相と溶液相を行き来できるので,本質的にはこの電子の電気化学ポテンシャルが溶液相と電極相で一致したときが平衡条件です.こ...続きを読む


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