氧化还原电位

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氧化还原电位 oxidation-reduction poten-tial,redox potential 不论反应形式如何,所谓氧化即失去电子,所谓还原即得到电子,一定伴有电子的授受过程。当将白金电极插入可逆的氧化还原系统AH2 A 2e 2H 中,就会将电子给与电极,并成为与该系的还原能力大小相应电位的半电池。将它与标准氢电极组合所测得的电位即为该系的氧化还原电位。氧化还原电位值Eh是由氧化型 H2 还原型的自由能(或平衡常数),pH,氧化型与还原型量的比[ox]/[red]等因子所决定,并得出下式:

(R是气体常数, T是绝对温度,F是法拉第常数,n是与系的氧化还原有关的电子数)。E′是氧化型和还原型等量时的Eh。在pH为F时称为标准电位是表示该系所特有的氧化还原能力的指标。将Eh对应还原率做成曲线图,则得以E0为对称点的S型曲线。Eh高的系能将Eh低的系氧化,当两者的Eh相等时则达到平衡。但是,这只是在热力学上所出现的现象。实际上,特别是对大多数生物学上的系统来说,如不加酶和电子传递体,就不会发生可认出的反应。氧化还原电位除能直接对电位测定外,尚可根据平衡常数的计算,使用氧化还原指示剂求得。一般生物体内的电子传递是从氧化还原电位低的方向朝高的方向,例如,有以NAD→黄素酶细胞色素C系→O2这样的方式进行的倾向,但也有因酶的特异性及其抑制而不按这种方式进行的,由于反应成分的浓度,也有可能标准电位低的系统将高的系统氧化的情况。在生物体的氧化还原系统中,多酚类和细胞色素C、a等是在 200-300mV附近,细胞色素b和黄素酶在 0—-100mV,在-330mV位置的是NAD,在-420mV位置的是铁氧化还原蛋白。在活细胞中,好氧性的细胞电位高,厌氧性的电位低,酶的活性和细胞同化能力以及微生物的生长发育等也有受氧化还原电位影响的情况。

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