- Što je voltammetrija?
- Voltammetrijski val
- Instrumentacija
- vrste
- Pulska voltammetrija
- Voltammetrija za ponovno otapanje
- Prijave
- Reference
Voltametrija je Elektroanalitička tehnika koja određuje podatke o kemikaliji ili analita iz električnih struja generira varijacija prijavljenih potencijalnih vrsta. Odnosno, primijenjeni potencijal E (V) i vrijeme (t) neovisne su varijable; dok je struja (A), ovisna varijabla.
Kemijske vrste obično moraju biti elektroaktivne. Što to znači? To znači da mora izgubiti (oksidirati) ili dobiti (smanjiti) elektrone. Da bi reakcija započela, radna elektroda mora dati potreban potencijal teoretski određen Nernstovom jednadžbom.
Izvor: Autor Trina36, iz Wikimedia Commons
Primjer voltammetrije može se vidjeti na gornjoj slici. Elektroda na slici izrađena je od ugljičnih vlakana, koja je uronjena u medij za otapanje. Dopamin ne oksidira, tvoreći dvije karbonilne skupine C = O (desna strana kemijske jednadžbe), osim ako se primijeni odgovarajući potencijal.
To se postiže skeniranjem E s različitim vrijednostima, ograničenim mnogim faktorima poput otopine, prisutnih iona, same elektrode i dopamina.
Promjenom E tijekom vremena dobivaju se dva grafa: prvi E vt (plavi trokut), a drugi, odgovor C vs t (žuti). Njihovi oblici su karakteristični za određivanje dopamina u uvjetima eksperimenta.
Što je voltammetrija?
Voltammetrija je razvijena zahvaljujući izumu tehnike polarografije od strane 1922. dobitnika Nobelove nagrade za kemiju, Jaroslava Heyrovskyja. U njemu se elektroda kapi žive (EGM) stalno obnavlja i polarizira.
Analitički nedostaci ove metode u to su vrijeme riješeni uporabom i dizajnom drugih mikroelektroda. Oni se jako razlikuju u materijalu, od ugljika, plemenitih metala, dijamanata i polimera, do dizajna, diskova, cilindara, lima; kao i na način na koji stupaju u interakciju s rješenjem: stacionarno ili rotirajuće.
Svi su ti detalji namijenjeni favoriziranju polarizacije elektrode što uzrokuje raspad registrirane struje poznat kao granična struja (i 1). To je proporcionalno koncentraciji analita, a polovica snage E (E 1/2) za postizanje polovice navedene struje (i 1/2) je karakteristična za vrstu.
Zatim, određivanjem vrijednosti E 1/2 u krivulji gdje je prikazana struja dobivena s promjenom E, nazvana voltamperogram, može se utvrditi prisutnost analita. Odnosno, svaki analit će, s obzirom na uvjete eksperimenta, imati svoju vrijednost E 1/2.
Voltammetrijski val
U voltammetriji radite s mnogim grafovima. Prva od njih je krivulja E vs t, koja omogućuje praćenje primijenjenih razlika potencijala kao funkcije vremena.
Ali istovremeno, električni krug bilježi vrijednosti C koje proizvodi analit izgubivši ili dobivajući elektrone u blizini elektrode.
Budući da je elektroda polarizirana, manje analita može difundirati iz otopine u nju. Na primjer, ako je elektroda pozitivno nabijena, vrsta X - privući će je i usmjeriti prema njoj pukom elektrostatičkom privlačenjem.
Ali X - niste sami: u vašem okruženju postoje i drugi ioni. Neki M + kationi mogu uprijeti na putu elektrode zatvorivši je u "nakupine" pozitivnih naboja; i isto tako, N - anioni mogu se zarobiti oko elektrode i spriječiti X - da dopre do nje.
Zbroj ovih fizikalnih pojava uzrokuje gubitak struje, a to se opaža u krivulji C vs E i po svom obliku sličnom onom S, koji se naziva sigmoidni oblik. Ta je krivulja poznata kao voltammetrijski val.
Instrumentacija
Izvor: Autor Stan J Klimas, iz Wikimedia Commons
Instrumentacija voltammetrije varira ovisno o analitu, otapalu, vrsti elektrode i primjeni. Ali, velika se većina temelji na sustavu koji čine tri elektrode: radna (1), pomoćna (2) i referentna (3).
Glavna referentna elektroda je kalomela (ECS). To, zajedno s radnom elektrodom, omogućava uspostavljanje razlike potencijala ΔE, jer potencijal referentne elektrode ostaje konstantan tijekom mjerenja.
S druge strane, pomoćna elektroda je zadužena za kontrolu naboja koji prolazi u radnu elektrodu, kako bi se zadržala unutar prihvatljivih vrijednosti E. Neovisna varijabla, primijenjena razlika potencijala je ona dobivena dodavanjem potencijala radnih i referentnih elektroda.
vrste
Izvor: Autor domdomegg, iz Wikimedia Commons
Slika iznad prikazuje E vs t crtež, koji se također naziva potencijalni valni oblik za linearnu pomičnu voltammetriju.
Može se vidjeti kako vrijeme prolazi, potencijal se povećava. Zauzvrat, ovaj procvat stvara krivulju odgovora ili voltamperogram C vs E čiji će oblik biti sigmoidan. Doći će tačka u kojoj, bez obzira koliko se povećava E, neće biti povećanja struje.
Ostale vrste voltammetrije mogu se zaključiti iz ovog grafikona. Kako? Promjena potencijalnog vala E vs t naglim potencijalnim impulsima prateći određene obrasce. Svaki uzorak povezan je s vrstom voltammetrije, a obuhvaća vlastitu teoriju i eksperimentalne uvjete.
Pulska voltammetrija
U ovoj vrsti voltammetrije mogu se analizirati smjese dvaju ili više analita čije su vrijednosti E 1/2 vrlo blizu jedna drugoj. Tako se analit s E 1/2 od 0,04 V može identificirati u društvu drugog s E 1/2 od 0,05 V. Dok je u linearnoj meti voltammetrije razlika mora biti veća od 0,2 V.
Dakle, postoje veće osjetljivosti i niže granice detekcije; to jest, analiti se mogu odrediti u vrlo malim koncentracijama.
Valovi potencijala mogu imati uzorke nalik stepenicama, nagnute stepenice i trokut. Potonji odgovara cikličkoj voltammetriji (CV za kraticu na engleskom jeziku, prva slika).
U CV-u se potencijal E primjenjuje u jednom smjeru, pozitivan ili negativan, a zatim, pri određenoj vrijednosti E u vremenu t, ponovo se primjenjuje isti potencijal, ali u suprotnom smjeru. Tijekom proučavanja nastalih voltamperograma, maksimume otkrivaju prisutnost posrednika u kemijskoj reakciji.
Voltammetrija za ponovno otapanje
Može biti anodnog ili katodnog tipa. Sastoji se od elektrodepozicije analita na živoj elektrodi. Ako je analit metalni ion (poput Cd 2+), formirat će se amalgam; i ako je riječ o anionu (poput MoO 4 2–) netopive žive žive.
Zatim se primjenjuju impulsi potencijala za određivanje koncentracije i identiteta elektrodeponiranih vrsta. Dakle, amalgam je ponovno otopljen, baš kao i žive žive.
Prijave
-Adomska ponovna otopina koristi se za određivanje koncentracije otopljenih metala u tekućini.
-Omogućuje proučavanje kinetike redox ili adsorpcijskih procesa, osobito kada su elektrode modificirane da bi se detektirao određeni analit.
-Za teoretsku osnovu korištena je proizvodnja biosenzora. Pomoću njih može se utvrditi prisutnost i koncentracija bioloških molekula, proteina, masti, šećera itd.
- Konačno, otkriva sudjelovanje posrednika u mehanizmima reakcije.
Reference
- González M. (22. studenog 2010.). Va. Oporavak od: quimica.laguia2000.com
- Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M.. (2002). Elektrokemijska analiza. Časopis za biološku dijagnozu, 51 (1), 18-27. Oporavak od scielo.isciii.es
- Kemija i znanost. (18. srpnja 2011.). Va. Oporavilo od: laquimicaylaciencia.blogspot.com
- Quiroga A. (16. veljače 2017.). Ciklička voltammetrija. Oporavak od: chem.libretexts.org
- Samuel P. Kounaves. (SF). Voltammetrijske tehnike., Sveučilište Tufts. Oporavak od: brown.edu
- Day R. & Underwood A. Kvantitativna analitička kemija (5. izd.). Dvorana PEARSON Prentice.