Voltammetry hva det består av, typer og applikasjoner

den voltammetry er en elektroanalytisk teknikk som bestemmer informasjon om en kjemisk art eller analyt fra de elektriske strømmer som genereres av variasjonen av et anvendt potensial. Det vil si at det potensielle E (V) som er påført, og tiden (t), er de uavhengige variablene; mens den nåværende (A), den avhengige variabelen.

Den kjemiske arten av vanlig må være elektroaktiv. Hva mener du? Det betyr at du må miste (oksidere) eller få (redusere) elektroner. For at reaksjonen skal starte, må arbeidselektroden forsyne det nødvendige potensialet bestemt teoretisk ved Nernst-ligningen.

Et eksempel på voltammetri kan ses i bildet ovenfor. Bildens elektrode er laget med karbonfibre, som er nedsenket i oppløsningsmediet. Dopamin blir ikke oksidert, danner to karbonylgrupper C = O (høyre side av kjemisk ligning) med mindre det aktuelle potensialet blir brukt.

Dette oppnås ved å utføre et feie av E med forskjellige verdier, begrenset av mange faktorer som løsningen, de tilstedeværende ioner, samme elektrode og dopamin.

Ved å variere E med tiden, oppnås to grafer: den første E v t (den blå trekant), og den andre, svaret C vs t (gul). Dens former er karakteristiske for å bestemme dopamin under betingelsene for eksperimentet.

index

• 1 Hva er voltammetri??
  • 1.1 Voltammetrisk bølge
  • 1.2 Instrumentering
• 2 typer
  • 2.1 puls voltammetri
  • 2,2 voltammetri av gjenoppløsning
• 3 applikasjoner
• 4 referanser

Hva er voltammetri??

Voltammetry ble utviklet takket være oppfinnelsen av polarografiteknikken ved 1922 Nobelprisen i kjemi, Jaroslav Heyrovsky. I den blir kvikksølvdroppelektroden (EGM) fornyet og polarisert.

De analytiske manglene ved denne metoden på den tiden ble løst med bruk og utforming av andre mikroelektroder. Disse varierer enormt i materiale, fra kull, edle metaller, diamanter og polymerer, til deres design, disker, sylindere, ark; og også i den måten de samhandler med oppløsningen: stasjonær eller roterende.

Alle disse detaljene er ment å favorisere polariseringen av elektroden, noe som forårsaker et forfall av den registrerte strøm som er kjent som grense strøm (jeg₁). Dette er proporsjonalt med analytens konsentrasjon, og halvparten av effekten E (E_1/2) for å nå halvparten av strømmen (i_1/2) er karakteristisk for arten.

Deretter bestemmer verdiene for E_1/2 i kurven hvor den nåværende oppnådde med variasjonen av E er plottet, kalt voltammogram, Tilstedeværelsen av en analyt kan identifiseres. Det vil si at hver analyt, gitt betingelsene for forsøket, vil ha sin egen verdi av E_1/2.

Voltammetrisk bølge

I voltammetri jobber vi med mange grafer. Den første er kurven E vs t, som gjør det mulig å holde rede på de potensielle forskjellene som brukes som en funksjon av tiden.

Men samtidig registrerer den elektriske kretsen de C-verdier som produseres av analytten når man mister eller får elektroner i nærheten av elektroden.

Fordi elektroden er polarisert, kan mindre analyser diffunde fra kjernen av løsningen til den. For eksempel, hvis elektroden har en positiv ladning, art X^- vil bli tiltrukket av det og vil bli rettet mot det ved bare elektrostatisk tiltrekning.

Men X^- du er ikke alene: det finnes andre ioner tilstede i ditt miljø. Noen kationer M⁺ de kan hindre veien til elektroden ved å omslutte den i "klynger" av positive ladninger; og også anioner N^- kan vikles rundt elektroden og forhindre X^- kom til ham.

Summen av disse fysiske fenomenene forårsaker at nåværende går tapt, og dette observeres i kurven C vs E og dens form som ligner en S, som kalles sigmoidform. Denne kurven er kjent som en voltammetrisk bølge.

instrumentering

Instrumentasjonen for voltammetri varierer i henhold til analytten, løsningsmidlet, elektroden og applikasjonen. Men de aller fleste er basert på et system bestående av tre elektroder: ett arbeid (1), hjelpemateriale (2) og referanse (3).

Den viktigste referanselektroden som brukes er kalomelektroden (ECS). Dette, sammen med arbeidselektroden, tillater en potensiell forskjell ΔE, siden potensialet i referanselektroden forblir konstant under målingene.

På den annen side er hjelpelektroden ansvarlig for å kontrollere lasten som går til arbeidselektroden, for å holde den innenfor de akseptable E-verdiene. Den uavhengige variabel, forskjellen i anvendt potensial, er det som oppnås ved summen av potensialene til arbeids- og referanselektroder.

typen

Øvre bilde viser en graf E vs t, også kalt en potensiell bølge for en lineær feie voltammetri.

Det kan observeres at potensialet øker etter hvert som tiden går. I sin tur genererer denne feien en responskurve eller voltamperogram C mot E hvis form vil være sigmoid. Det kommer et poeng hvor, uansett hvor mye E øker, blir det ingen økning i dagens.

Fra denne grafen kan andre typer voltammetri utledes. Hvordan? Modifisere den potensielle bølgen E vs t ved hjelp av plutselige pulser av potensial etter visse mønstre. Hvert mønster er knyttet til en type voltammetri, og inkluderer sine egne teori og eksperimentelle forhold.

Puls voltammetri

I denne typen voltammetri kan man analysere blandinger av to eller flere analytter hvis verdier av E_1/2 De er svært nær hverandre. Så, en analyt med E_1/2 0,04V kan identifiseres i selskap med en annen med en E_1/2 på 0,05V. Mens det er lineær feie voltammetri, må forskjellen være større enn 0,2V.

Derfor er det høyere følsomhet og lavere deteksjonsgrenser; det vil si at analytter kan bestemmes ved svært lave konsentrasjoner.

Potensielle bølger kan ha trapplignende mønstre, bratte trapper og trekanter. Sistnevnte tilsvarer den cykliske voltammetri (CV for sin akronym på engelsk, første bilde).

I CV-en brukes en potensiell E på en måte, positiv eller negativ, og deretter, til en bestemt verdi av E i tid t, blir det samme potensial påført igjen, men i motsatt retning. Når man studerer voltammogrammer som er generert, viser maksimumene tilstedeværelsen av mellomprodukter i en kjemisk reaksjon.

Voltammetri av gjenoppløsning

Dette kan være av anodisk eller katodisk type. Den består av elektrodeposisjon av analytten på en kvikksølvelektrode. Hvis analytten er en metallion (som Cd)²⁺), en amalgam vil bli dannet; og hvis det er en anion, (som MoO₄^2-) et uoppløselig kvikksølvsalt.

Deretter påføres pulser av potensial for å bestemme konsentrasjonen og identiteten til de elektrodeposisjonerte artene. Dermed blir amalgamet gjenoppløst, så vel som kvikksølvsalter.

søknader

-Voltammetri av anodisk gjenoppløsning brukes til å bestemme konsentrasjonen av metaller oppløst i væske.

-Det gjør det mulig å studere kinetikken til redoks- eller adsorpsjonsprosessene, spesielt når elektrodene er modifisert for å oppdage en bestemt analyt.

-Dens teoretiske grunnlag har tjent til produksjon av biosensorer. Med disse kan tilstedeværelsen og konsentrasjonen av biologiske molekyler, proteiner, fett, sukkerarter, etc., bestemmes.

-Endelig oppdager den deltakelse av mellommenn i reaksjonsmekanismer.

referanser

1. González M. (22. november 2010). Voltammetri. Hentet fra: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M ... (2002). Elektrokjemisk analyse Journal of Biological Diagnostics, 51 (1), 18-27. Gjenopprettet fra scielo.isciii.es
3. Kjemi og vitenskap (18. juli 2011). Voltammetri. Gjenopprettet fra: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Quiroga A. (16. februar 2017). Syklisk Voltammetri. Hentet fra: chem.libretexts.org
5. Samuel P. Kounaves. (N.d.). Voltammetriske teknikker. [PDF]. Tufts University. Hentet fra: brown.edu
6. Dag R. & Underwood A. Kvantitativ analytisk kjemi (femte utgave). PEARSON Prentice Hall.