Voltammetry apa yang terdiri daripada, jenis dan aplikasi



The voltammetry adalah teknik elektroanalitikal yang menentukan maklumat spesies kimia atau analit dari arus elektrik yang dihasilkan oleh variasi potensi yang digunakan. Maksudnya, potensi E (V) digunakan, dan masa (t), adalah pembolehubah bebas; manakala semasa (A), pembolehubah bergantung.

Spesies kimia biasa mesti elektroaktif. Apa maksud awak? Ini bermakna anda mesti kehilangan (mengoksida) atau mendapatkan (mengurangkan) elektron. Untuk tindak balas untuk memulakan, elektrod kerja mesti membekalkan potensi yang diperlukan secara teoritis oleh persamaan Nernst.

Contoh voltammetry boleh dilihat dalam imej di atas. Elektrod imej dibuat dengan serat karbon, yang direndam dalam medium pembubaran. Dopamin tidak dioksidakan, membentuk dua kumpulan karbonil C = O (sebelah kanan persamaan kimia) melainkan jika potensi yang sesuai digunakan.

Ini dicapai dengan melaksanakan sapuan E dengan nilai yang berbeza, dihadkan oleh banyak faktor seperti penyelesaian, ion yang hadir, elektrod yang sama dan dopamin.

Dengan memvariasikan E dengan masa, dua graf diperoleh: pertama E v t (segitiga biru), dan yang kedua, jawapan C vs t (kuning). Bentuknya adalah ciri untuk menentukan dopamin pada keadaan eksperimen.

Indeks

  • 1 Apakah voltammetry??
    • 1.1 Voltammetric wave
    • 1.2 Instrumentasi
  • 2 Jenis
    • 2.1 voltmetrik denyut
    • 2.2 Voltammetry of redissolution
  • 3 Aplikasi
  • 4 Rujukan

Apakah voltammetry??

Voltammetry dibangunkan kerana penciptaan teknik polarografi oleh Hadiah Nobel dalam bidang kimia 1922, Jaroslav Heyrovsky. Di dalamnya, elektroda drop raksa (EGM) sentiasa diperbaharui dan terpolarisasi.

Kekurangan analisis kaedah ini pada masa itu telah diselesaikan dengan penggunaan dan reka bentuk mikroelekrod lain. Ini bervariasi dalam bahan, dari arang batu, logam mulia, berlian dan polimer, ke reka bentuk, cakera, silinder, lembaran; dan juga, dalam cara mereka berinteraksi dengan pembubaran: pegun atau berputar.

Semua butiran ini bertujuan untuk memihak polarisasi elektrod, yang menyebabkan kerosakan semasa yang direkodkan dikenali sebagai arus had (i1). Ini adalah berkadar dengan kepekatan analyte, dan separuh kuasa E (E1/2) untuk mencapai separuh masa semasa (i1/2) adalah ciri spesies.

Kemudian, menentukan nilai-nilai E1/2 dalam lengkung di mana arus yang diperoleh dengan variasi E diplot, dipanggil voltamperogram, Kehadiran analit boleh dikenalpasti. Iaitu, setiap analyte, diberi syarat percubaan, akan mempunyai nilai sendiri E1/2.

Gelombang voltammetrik

Dalam voltammetry kita bekerja dengan banyak grafik. Yang pertama ialah lengkung E vs t, yang membolehkan untuk menjejaki perbezaan potensi yang digunakan sebagai fungsi masa.

Tetapi pada masa yang sama, litar elektrik mendaftarkan nilai C yang dihasilkan oleh analit apabila kehilangan atau memperoleh elektron di sekitar elektrod.

Kerana elektrod itu terpolarisasi, kurang analit dapat meresap dari inti penyelesaiannya. Contohnya, jika elektrod mempunyai caj positif, spesies X- akan tertarik kepadanya dan akan ditujukan ke arahnya dengan tarikan elektrostatik sahaja.

Tetapi X- anda tidak bersendirian: ada ion lain yang ada dalam persekitaran anda. Beberapa kation M+ mereka boleh menghalang laluan mereka ke elektrod dengan melampirkannya dalam "kluster" caj positif; dan juga, anion N- boleh luka di sekitar elektrod dan menghalang X- datang kepadanya.

Jumlah fenomena fizikal ini menyebabkan arusnya hilang, dan ini diperhatikan dalam lengkung C vs E dan bentuknya sama dengan bentuk S, disebut bentuk sigmoid. Keluk ini dikenali sebagai gelombang voltammetrik.

Instrumentasi

Instrumen voltammetri berbeza-beza mengikut analit, pelarut, jenis elektrod dan aplikasi. Tetapi kebanyakannya didasarkan pada sistem yang terdiri daripada tiga elektrod: satu kerja (1), auxiliary (2) dan rujukan (3).

Elektrod rujukan utama yang digunakan ialah elektrod calomel (ECS). Ini, bersamaan dengan elektrod kerja, membolehkan perbezaan potensi ΔE ditubuhkan, memandangkan potensi elektrod rujukan kekal tetap semasa pengukuran.

Sebaliknya, elektrod tambahan bertanggungjawab untuk mengawal beban yang melepasi elektrod kerja, untuk memastikannya berada di dalam nilai E yang boleh diterima. Pembolehubah bebas, perbezaan potensi yang digunakan, diperolehi dengan jumlah potensi elektroda kerja dan rujukan.

Jenis

Imej atas menunjukkan graf E vs t, juga dipanggil gelombang berpotensi untuk voltammetry menyapu linear.

Ia dapat diperhatikan bahawa seiring dengan berjalannya waktu, potensi berpotensi meningkat. Sebaliknya, sapuan ini menjana lengkung tindak balas atau voltamperogram C vs E yang bentuknya akan sigmoid. Akan datang satu titik di mana, tidak kira berapa banyak E meningkat, tidak akan ada kenaikan arus.

Daripada grafik ini, jenis voltammetry lain boleh disimpulkan. Bagaimana? Mengubahsuai gelombang berpotensi E vs t dengan cara berpotensi mendadak berpotensi mengikuti corak tertentu. Setiap corak dikaitkan dengan jenis voltammetri, dan termasuk teori sendiri dan keadaan percubaannya.

Voltmeter pulse

Dalam jenis voltammetri ini dapat dianalisis campuran dua atau lebih analitik yang nilai E1/2 Mereka sangat rapat antara satu sama lain. Jadi, analit dengan E1/2 0.04V boleh dikenalpasti dalam syarikat yang lain dengan E1/2 daripada 0.05V. Semasa voltammetry menyapu linear, perbezaan mestilah lebih besar daripada 0.2V.

Oleh itu, terdapat sensitiviti yang lebih tinggi dan had pengesanan yang lebih rendah; iaitu, analisis boleh ditentukan pada kepekatan yang sangat rendah.

Gelombang potensi boleh mempunyai corak seperti tangga, tangga curam, dan segitiga. Yang terakhir sepadan dengan voltammetry kitaran (CV untuk akronim dalam bahasa Inggeris, imej pertama).

Dalam CV, potensial E diterapkan dalam arti, positif atau negatif, dan kemudian, pada nilai tertentu E dalam masa t, potensi yang sama diterapkan sekali lagi tetapi dalam arah yang bertentangan. Apabila mengkaji voltammogram yang dijana, maksimum menunjukkan kehadiran perantara dalam tindak balas kimia.

Voltammetry of redissolution

Ini boleh menjadi jenis anodik atau katodik. Ia terdiri daripada elektrodeposisi analit pada elektrod raksa. Jika analit adalah ion logam (seperti Cd)2+), satu amalgam akan dibentuk; dan jika ia anion, (seperti MoO42-) garam merkuri tidak larut.

Kemudian, potensi denyutan digunakan untuk menentukan kepekatan dan identiti spesies elektrodeposit. Oleh itu, amalgam telah disingkirkan, serta garam raksa.

Permohonan

-Voltammetry of redisolution anodic digunakan untuk menentukan kepekatan logam yang dibubarkan dalam cecair.

-Ia membolehkan mempelajari kinetika proses redoks atau penjerapan, terutamanya apabila elektrod diubahsuai untuk mengesan analit tertentu.

-Asas teori telah berkhidmat untuk pembuatan biosensor. Dengan ini, kehadiran dan kepekatan molekul biologi, protein, lemak, gula, dan lain-lain boleh ditentukan.

-Akhirnya, ia mengesan penyertaan perantara dalam mekanisme reaksi.

Rujukan

  1. González M. (22 November 2010). Voltammetry Diperolehi daripada: quimica.laguia2000.com
  2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M ... (2002). Analisis elektrokimia Jurnal Diagnostik Biologi, 51 (1), 18-27. Pulih daripada scielo.isciii.es
  3. Kimia dan Sains (18 Julai 2011). Voltammetry Pulih daripada: laquimicaylaciencia.blogspot.com
  4. Quiroga A. (16 Februari 2017). Voltammetry kitaran. Diperolehi daripada: chem.libretexts.org
  5. Samuel P. Kounaves. (s.f.). Teknik Voltammetric. [PDF] Tufts University. Diperolehi daripada: brown.edu
  6. Hari R. & Underwood A. Kimia Analisis Kuantitatif (edisi kelima). Dewan Prentice PEARSON.