Вольтамперометрія, з чого вона складається, типів і додатків

The вольтамперометрії являє собою електроаналітичну техніку, яка визначає інформацію про хімічний вид або аналіту з електричних струмів, що генеруються зміною прикладного потенціалу. Тобто потенціал E (V) і час (t) - незалежні змінні; при цьому струм (А), залежна змінна.

Хімічні види звичайного повинні бути електроактивними. Що ви маєте на увазі? Це означає, що ви повинні втрачати (окислюватися) або отримувати (зменшувати) електрони. Для початку реакції робочий електрод повинен забезпечити необхідний потенціал, визначений теоретично рівнянням Нернста.

Приклад вольтамперометрії можна побачити на зображенні вище. Електрод зображення виконаний з вуглецевих волокон, які занурені в середовище розчинення. Дофамін не окислюється, утворюючи дві карбонільні групи C = O (права частина хімічного рівняння), якщо не застосовано відповідний потенціал..

Це досягається виконанням розгортки Е з різними значеннями, обмеженими багатьма факторами, такими як розчин, присутні іони, той самий електрод і дофамін.

Змінюючи E з часом, отримуємо два графіки: перший E v t (синій трикутник), а другий, відповідь C проти t (жовтий). Її форми характерні для визначення дофаміну в умовах експерименту.

Індекс

• 1 Що таке вольтамперометрія??
  • 1.1 Вольтамперометрична хвиля
  • 1.2 Приладобудування
• 2 типи
  • 2.1 Імпульсна вольтамперометрія
  • 2.2 Вольтамперометрія перерозчинення
• 3 Програми
• 4 Посилання

Що таке вольтамперометрія??

Вольтамперометрія була розроблена завдяки винаходу полярографії методом Нобелівської премії з хімії 1922 року Ярослава Хейровського. У ньому ртутний крапельний електрод (EGM) постійно оновлюється і поляризується.

Аналітичні недоліки цього методу на той час вирішувалися з використанням та розробкою інших мікроелектродів. Вони значно відрізняються в матеріалі, від вугілля, благородних металів, алмазів і полімерів, до їх конструкції, дисків, циліндрів, листів; а також у способі взаємодії з розчиненням: стаціонарним або поворотним.

Всі ці деталі призначені для сприяння поляризації електрода, що викликає розпад зареєстрованого струму, відомого як граничний струм (i)₁). Це пропорційно концентрації аналіту, а половина потужності E (E_1/2) для досягнення половини згаданого струму (i_1/2) характерний для виду.

Потім, визначаючи значення E_1/2 у кривій, де нанесений струм, отриманий з варіюванням E, називається вольтамперограмма, Наявність аналіту можна ідентифікувати. Тобто кожен аналіту, враховуючи умови експерименту, матиме власне значення E_1/2.

Вольтамперометрична хвиля

У вольтамперометрії ми працюємо з багатьма графіками. Перша - крива E vs t, яка дозволяє відстежувати різниці потенціалів, що застосовуються як функція часу.

Але в той же час електрична схема реєструє значення С, що виробляються аналітом при втраті або залученні електронів в околі електрода.

Оскільки електрод поляризований, менше аналіту може дифундувати з ядра розчину до нього. Наприклад, якщо електрод має позитивний заряд, вид X^- буде притягатися до нього і буде спрямована до нього просто електростатичним притяганням.

Але X^- ви не самотні: у вашому середовищі є інші іони. Деякі катіони М⁺ вони можуть перешкоджати їх шляху до електрода, укладаючи його в "кластери" позитивних зарядів; і аналогічно, аніони N^- може бути намотаний навколо електрода і запобігання X^- приходьте до нього.

Сума цих фізичних явищ призводить до втрати струму, і це спостерігається в кривій C проти E і його форма, подібна до форми S, званої сигмоподібною формою. Ця крива відома як вольтамперна хвиля.

Контрольно-вимірювальні прилади

Апаратура вольтамперометрії змінюється залежно від аналіту, розчинника, типу електрода та застосування. Але переважна більшість з них базується на системі, що складається з трьох електродів: один робочий (1), допоміжний (2) і опорний (3).

Основним опорним електродом, що використовується, є каломельний електрод (ECS). Це, у поєднанні з робочим електродом, дозволяє встановити різницю потенціалів ΔE, оскільки потенціал електрода порівняння залишається постійним під час вимірювань.

З іншого боку, допоміжний електрод відповідає за управління навантаженням, що проходить до робочого електрода, щоб утримувати його в межах допустимих значень Е. Незалежною змінною, різницею в застосованому потенціалі, є те, що отримано за сумою потенціалів робочих і опорних електродів.

Типи

Верхнє зображення показує графік E vs t, який також називається потенційною хвилею для лінійної вольтамперометрії розгортки.

Можна спостерігати, що з плином часу потенціал зростає. У свою чергу, ця розгортка генерує криву відповіді або вольтамперограмму C vs E, форма якої буде сигмоподібною. Настане момент, коли, незалежно від того, наскільки Е збільшується, не буде збільшення струму.

З цього графіка можна зробити висновок про інші типи вольтамперометрії. Як? Модифікація потенційної хвилі E проти t за допомогою раптових імпульсів потенціалу за певними закономірностями. Кожна картина пов'язана з типом вольтамперометрії і включає в себе власну теорію та умови експерименту.

Імпульсна вольтамперометрія

У цьому типі вольтамперометрії можуть бути проаналізовані суміші двох або більше аналітів, значення яких E_1/2 Вони дуже близькі один до одного. Отже, аналіт з E_1/2 0.04V може бути ідентифікований в компанії іншого з E_1/2 0,05В. При вольтамперометрії лінійної розгортки різниця повинна бути більше 0,2 В.

Таким чином, існує більш висока чутливість і нижчі межі виявлення; тобто аналіти можуть бути визначені при дуже низьких концентраціях.

Потенційні хвилі можуть мати сходові сходи, круті сходи і трикутники. Остання відповідає циклічній вольтамперометрії (резюме для її абревіатури англійською мовою, перше зображення).

У CV потенціал E застосовується в певному сенсі, позитивний або негативний, а потім, при певній величині E у момент часу t, той самий потенціал застосовується знову, але у зворотному напрямку. Вивчаючи вольтамперограмми, максимуми виявляють наявність посередників у хімічній реакції.

Вольтамперометрія переростання

Це може бути анодного або катодного типу. Він складається з електроосадження аналіту на ртутному електроді. Якщо аналітом є іон металу (наприклад, Cd)²⁺), буде сформована амальгама; і якщо це аніон (як MoO₄^2-) нерозчинна сіль ртуті.

Потім застосовуються імпульси потенціалів для визначення концентрації та ідентичності електроосаджених видів. Таким чином, знову розчиняється амальгама, а також солі ртуті.

Програми

-Вольтамперометрию анодного повторного розчину використовують для визначення концентрації металів, розчинених у рідині.

-Це дозволяє вивчити кінетику окисно-відновних або адсорбційних процесів, особливо коли електроди модифіковані для виявлення конкретного аналіту.

-Його теоретична основа служила для виготовлення біосенсорів. При цьому можна визначити присутність і концентрацію біологічних молекул, білків, жирів, цукрів і т.д..

-Нарешті, він виявляє участь посередників у механізмах реакції.

Список літератури

1. Гонсалес М. (22 листопада 2010 р.). Вольтамперометрія Отримано з: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M ... (2002). Електрохімічний аналіз Журнал біологічної діагностики, 51 (1), 18-27. Відновлено з scielo.isciii.es
3. Хімія і наука (18 липня 2011 р.) Вольтамперометрія Відновлено з: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Quiroga A. (16 лютого 2017 р.). Циклічна вольтамперометрія. Отримано з: chem.libretexts.org
5. Самуель П. Кунавес. (s.f.). Вольтамперометричні методи. [PDF] Університет Тафтса. Отримано з: brown.edu
6. День R. & Underwood. Кількісна аналітична хімія (п'ята редакція). ПЕРСОН Пренсіс Холл.