Voltammetry hvad det består af, typer og applikationer

den voltammetri er en elektroanalytisk teknik, der bestemmer informationer om en kemisk art eller analyt fra de elektriske strømme, der frembringes ved variationen af ​​et anvendt potentiale. Det vil sige, at det potentielle E (V), der er anvendt, og tiden (t) er de uafhængige variabler; mens den aktuelle (A), den afhængige variabel.

De almindelige kemiske arter skal være elektroaktive. Hvad mener du? Det betyder at du skal miste (oxidere) eller få (reducere) elektroner. For at reaktionen skal starte, skal arbejdselektroden forsyne det nødvendige potentiale bestemt teoretisk ved Nernst-ligningen.

Et eksempel på voltammetri kan ses i billedet ovenfor. Billedets elektrode er lavet med carbonfibre, som nedsænkes i opløsningsmediet. Dopamin oxideres ikke og danner to carbonylgrupper C = O (højre side af kemisk ligning), medmindre det relevante potentiale anvendes.

Dette opnås ved at udføre et feje af E med forskellige værdier, begrænset af mange faktorer såsom opløsningen, de tilstedeværende ioner, den samme elektrode og dopamin.

Ved forskellige E med tiden opnås to grafer: den første E v t (den blå trekant), og den anden, svaret C vs t (gul). Dens former er karakteristiske til bestemmelse af dopamin under forsøgets betingelser.

indeks

• 1 Hvad er voltammetri??
  • 1.1 Voltammetrisk bølge
  • 1.2 Instrumentering
• 2 typer
  • 2.1 Puls voltammetri
  • 2.2 Voltammetri af genopløsning
• 3 applikationer
• 4 referencer

Hvad er voltammetri??

Voltammetri blev udviklet takket være opfindelsen af ​​polarografiteknikken ved 1922 Nobelprisen i kemi, Jaroslav Heyrovsky. I den bliver kviksølvdråbeelektroden (EGM) konstant fornyet og polariseret.

De analytiske mangler ved denne metode på det tidspunkt blev løst med anvendelse og udformning af andre mikroelektroder. Disse varierer enormt i materiale, fra kul, ædelmetaller, diamanter og polymerer til deres design, diske, cylindre, ark; og også i den måde, de interagerer med opløsningen: stationær eller roterende.

Alle disse detaljer er beregnet til at favorisere polariseringen af ​​elektroden, hvilket forårsager et henfald af den optagede strøm kendt som grænsestrøm (i₁). Dette er proportional med analytens koncentration og halvdelen af ​​effekten E (E_1/2) for at nå halvdelen af ​​strømmen (i_1/2) er karakteristisk for arten.

Derefter bestemmes værdierne af E_1/2 i kurven, hvor den nuværende opnået med variationen af ​​E er plottet, kaldes voltammogram, Tilstedeværelsen af ​​en analyt kan identificeres. Det vil sige, at hver analyt, der har givet betingelserne for eksperimentet, vil have sin egen værdi af E_1/2.

Voltammetrisk bølge

I voltammetri arbejder vi med mange grafer. Den første er kurven E vs t, som gør det muligt at holde styr på de potentielle forskelle, der anvendes som en funktion af tiden.

Men samtidig registrerer det elektriske kredsløb de C-værdier, der frembringes af analyten, når man mister eller opnår elektroner i nærheden af ​​elektroden.

Fordi elektroden er polariseret, kan mindre analyser diffunde fra kerne af opløsningen til den. For eksempel, hvis elektroden har en positiv ladning, art X^- vil blive tiltrukket af det og vil blive rettet mod det ved blot elektrostatisk tiltrækning.

Men X^- du er ikke alene: der er andre ioner til stede i dit miljø. Nogle kationer M⁺ de kan hindre deres vej til elektroden ved at omslutte det i "klynger" af positive ladninger; og ligeledes anioner N^- kan vikles rundt om elektroden og forhindre X^- kom til ham.

Summen af ​​disse fysiske fænomener forårsager, at strømmen går tabt, og dette observeres i kurven C mod E og dens form svarer til den af ​​en S, kaldet sigmoidform. Denne kurve er kendt som en voltammetrisk bølge.

instrumentering

Instrumentationen af ​​voltammetri varierer alt efter analysen, opløsningsmidlet, typen af ​​elektrode og applikationen. Men langt de fleste er baseret på et system bestående af tre elektroder: en arbejdsgruppe (1), hjælpeprogram (2) og referencen (3).

Den anvendte hovedreferenceelektrode er kalomelektroden (ECS). Dette sammen med arbejdselektroden tillader en potentiel forskel ΔE at blive etableret, da referencelektrodenes potentiale forbliver konstant under målingen.

På den anden side er hjælpelektroden ansvarlig for at kontrollere den belastning, som passerer til arbejdselektroden, for at holde den inden for de acceptable E-værdier. Den uafhængige variabel, forskellen i anvendt potentiale, er det, der opnås ved summen af ​​potentialerne for arbejds- og referenceelektroderne.

typen

Det øverste billede viser en graf E vs t, også kaldet en potentiel bølge til en lineær sweep voltammetri.

Det kan bemærkes, at som tiden går, øges potentialet. Til gengæld genererer dette sweep en responskurve eller voltamperogram C mod E, hvis form vil være sigmoid. Der kommer et punkt hvor, uanset hvor meget E stiger, vil der ikke være nogen stigning i strømmen.

Fra denne graf kan andre typer af voltammetri udledes. Hvordan? Ændring af den potentielle bølge E vs t ved hjælp af pludselige pulser af potentiale efter visse mønstre. Hvert mønster er forbundet med en type voltammetri, og indeholder sine egne teori og eksperimentelle forhold.

Puls voltammetri

I denne type voltammetri kan man analysere blandinger af to eller flere analyter, hvis værdier af E_1/2 De er meget tæt på hinanden. Så en analyt med E_1/2 0,04V kan identificeres i selskab med en anden med en E_1/2 på 0,05V. I lineær sweep voltammetri skal forskellen være større end 0,2V.

Derfor er der højere følsomhed og lavere detektionsgrænser; det vil sige, analyter kan bestemmes ved meget lave koncentrationer.

Potentielle bølger kan have trappeformede mønstre, stejle trapper og trekanter. Sidstnævnte svarer til den cykliske voltammetri (CV for dens akronym på engelsk, første billede).

I CV'et anbringes et potentiale E på en vis, positiv eller negativ måde, og så ved en bestemt værdi af E i tid t, påføres det samme potentiale igen, men i modsat retning. Når man studerer de dannede voltammogrammer, afslører maksimumene tilstedeværelsen af ​​formidlere i en kemisk reaktion.

Voltammetri af genopløsning

Dette kan være af anodisk eller katodisk type. Det består af elektrodepositionen af ​​analytten på en kviksølvelektrode. Hvis analytten er en metalion (såsom Cd)²⁺), en amalgam vil blive dannet; og hvis det er en anion, (som MoO₄^2-) et uopløseligt kviksølv salt.

Derefter påføres pulser af potentialer for at bestemme koncentrationen og identiteten af ​​de elektroaflejrede arter. Således genopløses amalgamet såvel som kviksølvsalte.

applikationer

-Voltammetri af anodisk genopløsning anvendes til at bestemme koncentrationen af ​​metaller opløst i væske.

-Det gør det muligt at studere kinetikken af ​​redox- eller adsorptionsprocesserne, især når elektroderne er modificeret til at detektere en specifik analyt.

-Dens teoretiske grundlag har tjent til fremstilling af biosensorer. Med disse kan tilstedeværelsen og koncentrationen af ​​biologiske molekyler, proteiner, fedtstoffer, sukkerarter etc. bestemmes.

-Endelig registreres det, at formidlere deltager i reaktionsmekanismerne.

referencer

1. González M. (22. november 2010). Voltammetri. Hentet fra: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M ... (2002). Elektrokemisk analyse Journal of Biological Diagnostics, 51 (1), 18-27. Genoprettet fra scielo.isciii.es
3. Kemi og videnskab (18. juli 2011). Voltammetri. Genoprettet fra: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Quiroga A. (16. februar 2017). Cyklisk 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 Kemi (femte udgave). PEARSON Prentice Hall.