O que é ORP (Potencial de Oxidação-Redução)

O que é o Potencial de Oxidação-Redução (ORP)?

O potencial de oxidação-redução (ORP) ou redox é uma medida que indica como oxidar ou reduzir um líquido é. Por exemplo, a água pode ser moderadamente oxidante (como água aerada), fortemente oxidante (como água clorada ou solução de peróxido de hidrogénio), ou redutora (como um ambiente onde os micróbios anaeróbicos estão activos). Em suma, ORP é uma medida da limpeza da água e da sua capacidade de decompor os contaminantes. Esta medida tem uma variedade de aplicações, tais como a verificação de saneamento seguro da água potável ou a monitorização do fluido para a adequação a processos microbianos anaeróbios.

O que são oxidação e redução?

p>Oxidação e redução são processos químicos relacionados que se referem à troca de electrões numa reacção. A oxidação refere-se a quando um químico perde electrões. A redução refere-se a quando um químico ganha electrões, pelo que a redução é o oposto da oxidação. Tanto a oxidação como a redução podem ocorrer na mesma reacção, razão pela qual as reacções que envolvem oxidação e redução são muitas vezes chamadas reacções redox.

Como exemplo, vejamos a reacção do oxigénio gás com hidrogénio gás para formar água:

O2 + 2H2 — 2H2O

Se olharmos mais de perto para a molécula da água, escrevendo-a como (H+)2(O-2), pode ser vista como uma combinação de dois iões, O-2 e H+, que têm cargas eléctricas porque ganharam ou perderam electrões:

2H+ + O-2 — (H+)2(O-2)

Electrões têm uma carga negativa, pelo que o átomo de oxigénio na molécula da água ganhou dois electrões para acabar com uma carga -2:

O + 2e- — O-2

Na reacção acima, o átomo de oxigénio foi reduzido porque ganhou electrões.

Cada um dos dois átomos de hidrogénio na molécula da água perdeu um electrão para acabar com uma carga +1:

H2 — 2H+ + 2e-

Nesta reacção, os átomos de hidrogénio foram oxidados porque cada um deles perdeu um electrão.

Reacção	Oxidação ou Redução?
O + 2e- — — O-2	O átomo de oxigénio ganha electrões. O átomo de oxigénio é reduzido.
H — H+ + e-	O átomo de hidrogénio perde um electrão. O átomo de hidrogénio é oxidado.
O2 + 2H2 –2H2O	Os átomos de oxigénio são reduzidos. Os átomos de hidrogénio são oxidados.

Na reacção de oxigénio e hidrogénio gasoso para formar água, o oxigénio aceita electrões do hidrogénio, pelo que podemos dizer que o hidrogénio é oxidado pelo oxigénio. Da mesma forma, também dizemos que o oxigénio é reduzido pelo hidrogénio.

Alguns processos de oxidação comuns incluem decomposição da matéria orgânica e conversão do ferro em ferrugem (óxido de ferro).

br>>>>p>Electrões e a escala ORP

Da discussão acima, pode-se adivinhar de onde vem a palavra “oxidar”. O oxigénio gasoso é muito bom a aceitar electrões de outros átomos, e este é de facto o tipo mais comum de processo de oxidação que ocorre no ambiente. A partir disto, podemos também supor que um ambiente que contém oxigénio gasoso é um ambiente oxidante. Em tal ambiente, o ferro transformar-se-á em ferrugem, e a respiração aeróbica pode ocorrer.

Um também pode adivinhar que um ambiente redutor é um ambiente sem gás oxigénio. Tal ambiente inclui frequentemente gases dissolvidos que são produtos da actividade anaeróbia, tais como metano, sulfureto de hidrogénio, e hidrogénio.

Químicos (tais como oxigénio) que aceitam electrões de outros compostos são chamados agentes oxidantes, e substâncias (tais como metano ou hidrogénio) que desistem dos electrões são chamados agentes redutores.

O grau em que um fluido está a oxidar ou a reduzir (representado por ORP) depende da presença e força de vários agentes oxidantes e redutores. ORP também pode ser pensado como representando a disponibilidade de electrões. Como os agentes redutores desistem dos electrões, um ambiente redutor é aquele em que os electrões estão relativamente disponíveis. Em contraste, um ambiente oxidante é aquele em que os electrões estão relativamente indisponíveis.

ORP é expresso como um potencial eléctrico (uma tensão). Em geral, um ambiente redutor é indicado por uma leitura negativa, e um ambiente oxidante é indicado por uma leitura positiva. A unidade mais comum para expressar ORP é o milivolt (mV), e a maioria dos medidores pode ler valores que vão de -1000 mV a +1000 mV. Quanto mais extremo for o valor negativo ou positivo, mais o fluido é reduzido ou oxidado.

br>>p>p>Diferentes processos e condições de oxidação-redução têm diferentes valores de ORP, com condições aeróbicas com valores de ORP mais elevados e condições anaeróbicas com valores de ORP mais baixos. \

Aplicações da medição do PRO

Uma das maiores aplicações do PRO é na desinfecção da água. Os abastecimentos municipais de água potável, por exemplo, utilizam oxidantes fortes como o cloro para matar bactérias e outros micróbios e para prevenir o seu crescimento nas linhas de abastecimento de água. Valores mais elevados de ORP estão associados a concentrações mais elevadas do desinfectante, pelo que o ORP é utilizado para monitorizar e controlar os níveis de desinfectante nos abastecimentos de água. Em piscinas e spas, os desinfectantes são utilizados para matar micróbios que podem transmitir doenças. Em piscinas exteriores e torres de arrefecimento, os desinfectantes são também utilizados para prevenir o crescimento de algas.

ORP é também utilizado para a monitorização e controlo de muitas reacções de oxidação-redução em processos industriais. Por exemplo, em sistemas industriais automatizados, o ORP é frequentemente utilizado para manter um ligeiro excesso de químicos oxidantes como o cloro, peróxido de hidrogénio e ozono, ou para reduzir químicos como o dióxido de enxofre e sulfito de sódio.

No tratamento de águas residuais, o ORP é utilizado para determinar os tipos de processos microbianos que ocorrem e para ajudar os operadores a gerir o sistema de tratamento, promovendo ou prevenindo certas reacções. Por exemplo, o ORP pode ser controlado em várias partes de um sistema para digerir matéria orgânica, remover nitrato ou fósforo, e controlar os odores.

Porque baixos valores de ORP indicam condições anaeróbias, o ORP pode ser utilizado para detectar actividade microbiana anaeróbia no ambiente, tal como na coluna de água ou nos sedimentos. ORP também pode ser utilizado para indicar a saturação do solo, o que o torna útil para mapear zonas húmidas.

Em outras aplicações ambientais, as medições de ORP podem ser vistas como uma extensão da escala de oxigénio dissolvido (DO). Os medidores de DO podem cobrir a gama de condições aeróbias, mas não podem indicar a forma como se reduz um ambiente anaeróbio. A escala de ORP, por outro lado, cobre uma vasta gama de condições de redução. Devido a isto, o ORP pode fornecer uma visão da química dos ambientes anaeróbios, tais como os tipos de processos microbianos em sedimentos ou reacções envolvendo poluentes em aquíferos contaminados.

ORP também pode ser usado em conjunto com sensores de DO de membrana para identificar condições onde as medições de DO podem ser defeituosas. Em condições anaeróbias, os sensores DO tipo membrana podem dar falsas leituras se estiverem presentes sulfuretos. Se a medição ORP indicar condições anaeróbias, então as medições positivas de DO tiradas destes tipos de sensores devem ser consideradas suspeitas.

Conclusão

ORP é uma medição rápida e barata das condições oxidantes e redutoras num ambiente ou sistema. Isto torna a medição de ORP adequada para uma vasta gama de aplicações industriais e ambientais onde as condições de oxidação e de redução variam. A ORP é especialmente útil para situações de monitorização de rotina ou contínua onde testes químicos mais lentos e dispendiosos não seriam tão práticos.