Voltamperometri

Voltamperometri är en elektrokemisk metod som mäter strömmen för en elektrod

Vad är voltamperometri?

De voltamperometri Det är en elektroanalytisk teknik som bestämmer information från en kemisk eller analytart från de elektriska strömmarna som genereras av variationen i en tillämpad potential. Det vill säga den potentiella e (v) tillämpade och tiden (t) är de oberoende variablerna; Medan strömmen (a), den beroende variabeln.

De kemiska arterna bör normalt vara elektroaktiv. Detta innebär att det måste förlora (oxidera) eller vinna (minska) elektroner. För reaktionen att initiera måste arbetselektroden tillhandahålla den nödvändiga potentialen teoretiskt av Nernst -ekvationen.

Denna metod används allmänt i oorganiska, biokemi och fysisk kemi, särskilt för att analysera oxidations-, reduktions- eller adsorptionsprocesser, bland andra.

Hur voltamperometri fungerar?

Voltamperometry utvecklades tack vare uppfinningen av Nobelkemi Nobelpriset 1922, Jaroslav Heyrovsky (1890-1967). I den förnyas och polariseras kvicksilverdroppselektroden (EGM) ständigt.

De analytiska bristerna för denna metod vid den tiden löstes med användning och utformning av andra mikroelektroder. Dessa varierar mycket från material, från kol, ädla metaller, diamant och polymerer, även i dess design, skivor, cylindrar, ark; Och dessutom på det sätt de interagerar med lösningen: stationär eller roterande.

Alla dessa detaljer är avsedda₁). Detta är proportionellt mot koncentrationen av analyt och hälften av kraften E (E (E_1/2) att nå hälften av denna nuvarande (i_1/2) är karakteristisk för arten.

Så att bestämma värdena på E_1/2 I kurvan där strömmen erhålls med variationen av E är graf, kallad voltamperaogram, Närvaron av en analyt kan identifieras. Det vill säga varje analyt, med tanke på villkoren för experimentet, kommer att ha sitt eget värde på E_1/2.

Kan tjäna dig: ekvivalenspunkt

Voltamperometrisk våg

I voltamperometri arbetar vi med många grafer. Den första är kurvan e vs. t, som gör att du kan övervaka de potentiella skillnaderna som tillämpas som en funktion av tiden.

Men samtidigt registrerar den elektriska kretsen C -värdena som produceras av analyt när man förlorar eller får elektroner i närheten av elektroden.

Eftersom elektroden är polariserad kan mindre analyt spridas från lösningen på lösningen på den. Till exempel, om elektroden har en positiv laddning, art x^- Han kommer att lockas till detta och kommer att leda honom för bara elektrostatisk attraktion.

Men x^- är inte ensam: det finns andra joner i din miljö. Vissa katjoner m⁺ De kan hindra sig till elektroden genom att hitta den i "kluster" av positiva laddningar; och också anjoner n^- De kan stulas runt elektroden och förhindra x^- Jag kommer till honom.

Summan av dessa fysiska fenomen gör att strömmen går förlorad, och detta observeras i C vs. E och dess form som liknar den för en s, kallad sigmoidform. Denna kurva är känd som voltamperometrisk våg.

Instrumentation

Elektroder i voltamperometri. Källa: Wikimedia Commons

Instrumentationen av voltamperometri varierar beroende på analyt, lösningsmedel, typ av elektrod och applicering. Men de allra flesta av dem är baserade på ett system som består av tre elektroder: ett av arbetet (1), hjälpmedel (2) och referensen (3).

Den huvudsakliga referenselektroden som används är Calomenanos Electrode (ECS). Detta, tillsammans med arbetselektroden, gör det möjligt att skapa en potentiell skillnad ΔE, eftersom referenselektrodens potential förblir konstant under mätningar.

Kan tjäna dig: selen: historia, egenskaper, struktur, erhållning, användning

Å andra sidan är hjälpelektroden ansvarig för att kontrollera belastningen som passerar till arbetselektroden för att upprätthålla den inom de acceptabla värdena. Den oberoende variabeln, den tillämpade potentialskillnaden, är den som erhålls med summan av potentialen i arbetselektroderna och referensen.

Typer av voltamperometri

I bilden av artikeln visas en graf. T, även kallad potentiell våg för linjär skanning Voltamperometri.

Det kan ses att när tiden går ökar potentialen. I sin tur genererar detta svep en svarskurva eller Voltamperaogram C vs. E, vars form kommer att vara sigmoid. En punkt kommer där oavsett hur det ökar kommer det inte att öka strömmen.

Andra typer av voltamperometri kan härledas från denna graf och modifiera den potentiella vågen. t av plötsliga potentiella pulser efter vissa mönster. Varje mönster är associerat med en typ av voltamperometri och omfattar sin egen experimentella teori och förhållanden.

Pulsvoltamperometri

I denna typ av voltamperometri kan du analysera blandningar av två eller flera analytter vars e e_1/2 är mycket nära varandra.

Således en analyt med E_1/2 av 0.04V kan identifieras i sällskap med en annan med en E_1/2 av 0.05V. Medan du är i linjär skanning av voltamperometri måste skillnaden vara större än 0.2v.

Därför finns det större känslighet och lägre detektionsgränser; det vill säga, analytter kan bestämmas vid mycket låga koncentrationer.

Potentiella vågor kan ha liknande mönster som trappor, lutande trappor och trianglar. Den senare motsvarar cyklisk voltamperometri (CV).

Kan tjäna dig: begränsande och överdrivet reagens

I CV en potential och tillämpa på en mening, positiv eller negativ, och sedan, till ett visst värde av E på en tid, är samma potential men i motsatt mening appliceras. När man studerar de genererade voltampeogrammen avslöjar maximalt förekomsten av mellanhänder i en kemisk reaktion.

Redisolution Voltamperometry

Detta kan vara av anodisk eller katodisk typ. Den består av elektrodepositionen av analyt på en kvicksilverelektrod. Om analyt är en metalljon (som CD²⁺), ett amalgam kommer att bildas; Och om det är en anjon (som moo₄^2-), ett olösligt kvicksilversalt.

Sedan appliceras potentiella pulser för att bestämma koncentrationen och identiteten för elektrodeposarten. Således är amalgamet redisuelve, precis som kvicksilversalter.

Voltamperometri -applikationer

- ANODISK RIDISSOLUTION Voltamperometri används för att bestämma koncentrationen av vätske -upplösade metaller.

- Det gör det möjligt att studera kinetiken för redox- eller adsorptionsprocesser, särskilt när elektroderna modifieras för att upptäcka en specifik analyt.

- Dess teoretiska bas har tjänat för tillverkning av biosensorer. Med dessa kan närvaron och koncentrationen av biologiska molekyler, proteiner, fetter, sockerarter etc. bestämmas.

- Slutligen upptäcker det mellanhändernas deltagande i reaktionsmekanismerna.

Referenser

1. González m. (2010). Voltamperometri. Återhämtat sig från: kemi.Laguia2000.com
2. Chemistry and Science (2011). Voltamperometri. Hämtad från: Thequimica andlaciencia.Bloggfläck.com
3. Quiroga a. (2017). Cyklisk voltammetri. Återhämtad från: kem.Librettexts.org
4. Samuel P. Kouves (s.F.). Voltammetriska tekniker. [Pdf]. Tufts University. Återhämtad från: brun.Edu
5. Day R. & Underwood a. Kvantitativ analytisk kemi (Femte ed.). Pearson Prentice Hall.