Voltammetry מה זה מורכב, סוגים ויישומים

ה וולטמטריה היא טכניקה electroanalytical שקובע מידע של מינים כימיים או אנליטי מן הזרמים החשמליים שנוצרו על ידי וריאציה של פוטנציאל יישומי. כלומר, הפוטנציאל E (V) מיושם, והזמן (t), הם המשתנים הבלתי תלויים; ואילו הנוכחי (A), המשתנה התלוי.

המינים הכימיים הרגילים חייבים להיות אלקטרו-אקטיביים. מה זאת אומרת? זה אומר שאתה חייב לאבד (לחמצן) או לזכות (להפחית) אלקטרונים. עבור התגובה להתחיל, אלקטרודה עובד חייב לספק את הפוטנציאל הדרוש שנקבע תיאורטית על ידי משוואת Nernst.

דוגמה של voltammetry ניתן לראות בתמונה לעיל. האלקטרודה של התמונה נעשה עם סיבי פחמן, אשר שקוע במדיום פירוק. דופמין אינו מחומצן, ויוצר שתי קבוצות של קרבוניל C = O (הצד הימני של המשוואה הכימית), אלא אם כן מוחל הפוטנציאל המתאים.

זו מושגת על ידי ביצוע לטאטא של E עם ערכים שונים, מוגבל על ידי גורמים רבים כגון הפתרון, היונים הנוכחי, האלקטרודה אותו דופמין.

על ידי שינוי E עם הזמן, שני גרפים מתקבלים: הראשון E v (המשולש הכחול), והשני, התשובה C לעומת t (צהוב). צורותיו אופייניות לקביעת דופמין בתנאי הניסוי.

אינדקס

• 1 מהו voltammetry??
  • 1.1 וולטמטרי
  • 1.2 מכשור
• 2 סוגים
  • 2.1 וולטמטריה דופק
  • 2.2 וולטמטריה של האבולוציה
• 3 יישומים
• 4 הפניות

מהו voltammetry??

Voltammetry פותחה בזכות המצאת הטכניקה של פולרוגרפיה על ידי פרס נובל 1922 בכימיה, ירוסלב הירובסקי. בו, האלקטרודה ירידה כספית (EGM) מתחדשת כל הזמן מקוטב.

ליקויים אנליטיים של שיטה זו באותו זמן נפתרו עם שימוש ועיצוב של microelectrodes אחרים. אלה משתנים מאוד בחומר, מפחם, מתכות אצילות, יהלומים ופולימרים, לתכנון, דיסקים, צילינדרים, סדינים; וגם, באופן שבו הם אינטראקציה עם פירוק: נייח או סיבובית.

כל הפרטים הללו נועדו לטובת הקיטוב של האלקטרודה, אשר גורם ריקבון של הנוכחי נרשם המכונה זרם הנוכחי (אני₁). זה פרופורציונלי לריכוז של האנליטי, וחצי כוח E (E_1/2) להגיע למחצית של זרם הנוכחי (i_1/2) מאפיין את המין.

לאחר מכן, קביעת ערכי E_1/2 בעיקול שבו הנוכחי המתקבל עם וריאציה של E הוא זממו, קרא וולטמפרוגראם, ניתן לזהות נוכחות של אנליטיקאי. כלומר, כל אנליטי, בהתחשב בתנאי הניסוי, יהיה הערך שלו E_1/2.

גל וולטמטרי

ב voltammetry אנו עובדים עם גרפים רבים. הראשון הוא עקומת E לעומת t, המאפשר לעקוב אחר ההבדלים הפוטנציאליים להחיל כפונקציה של זמן.

אבל באותו הזמן, המעגל החשמלי רושם את ערכי C המיוצר על ידי האנליטי בעת אובדן או השגת אלקטרונים באזור האלקטרודה.

בגלל האלקטרודה מקוטבת, אנליטי פחות יכול לפזר מן הליבה של הפתרון אליו. לדוגמה, אם האלקטרודה יש ​​מטען חיובי, מינים X^- ימשכו אליה ויכוונו אליה באמצעות משיכה אלקטרוסטטית גרידא.

אבל X^- אתה לא לבד: יש יונים אחרים בסביבה שלך. כמה קטיונים⁺ הם עשויים לעכב את דרכם לכיוון האלקטרודה מצרפת אותו "אשכולות" של מטענים חיוביים; וכן, אניונים נ^- יכול להיות פצע סביב האלקטרודה ולמנוע X^- בוא אליו.

הסכום של תופעות פיזיות אלה גורם הנוכחי להיות אבוד, וזה נצפה בעקומה C לעומת E ואת הצורה דומה לזה של S, הנקרא טופס sigmoid. עקומה זו מכונה גל וולטמטרי.

אינ

מכשור של voltammetry משתנה בהתאם אנליטי, ממס, סוג של אלקטרודה ויישום. אבל, רובם המכריע מבוססים על מערכת המורכבת משלוש אלקטרודות: אחת עובדת (1), עזר (2) ואת ההפניה (3).

האלקטרודה התייחסות העיקרי משמש הוא האלקטרודה calomel (ECS). זה, יחד עם אלקטרודה עובד, מאפשר הבדל פוטנציאל ΔE להיות הוקמה, שכן הפוטנציאל של האלקטרודה התייחסות נשאר קבוע במהלך המדידות.

מצד שני, האלקטרודה עזר אחראי על העומס העובר אלקטרודה עובד, על מנת לשמור את זה בתוך ערכי E מקובל. המשתנה הבלתי תלוי, ההפרש בפוטנציאל יישומי, מתקבל על ידי סכום הפוטנציאלים של האלקטרודות העובדות והאלקטרוניות.

סוגים

התמונה העליונה מראה תרשים E לעומת t, המכונה גם גל פוטנציאלי voltammetry לטאטא ליניארי.

ניתן לראות כי ככל שחולף זמן, מגדיל את הפוטנציאל. בתורו, מטאטא זה יוצר עקומת תגובה או voltamperogram C לעומת E אשר הצורה תהיה sigmoid. יגיע לנקודה שבה, לא משנה כמה E יגדל, לא תהיה עלייה הנוכחית.

מתרשים זה ניתן להסיק סוגים אחרים של voltammetry. איך? שינוי הגל הפוטנציאלי E לעומת t באמצעות פעימות פתאומיות פוטנציאל בעקבות דפוסים מסוימים. כל תבנית קשורה עם סוג של voltammetry, וכולל התיאוריה שלו ותנאי הניסוי.

פולס וולטמטריה

בסוג זה של voltammetry ניתן לנתח תערובות של שניים או יותר analytes אשר ערכי E_1/2 הם קרובים מאוד זה לזה. אז, אנליט עם E_1/2 0.04V יכול להיות מזוהה בחברה של אחר עם E_1/2 של 0.05V. בעוד voltammetry לטאטא ליניארי, ההבדל חייב להיות גדול מ 0.2V.

לפיכך, קיימת רגישות גבוהה יותר ומגבלות גילוי נמוכות יותר; כלומר, analytes ניתן לקבוע בריכוזים נמוכים מאוד.

גלים פוטנציאליים יכולים להיות דפוסים דמויי מדרגות, מדרגות תלולות ומשולשים. האחרון מתאים voltammetry מחזורית (קורות חיים עבור ראשי התיבות שלה באנגלית, התמונה הראשונה).

בקורות חיים E פוטנציאליים מוחל במובן מסוים, חיובי או שלילי, ולאחר מכן, בערך מסוים של E בזמן t, אותו פוטנציאל מוחל שוב אבל בכיוון ההפוך. כאשר לומדים את voltammograms שנוצר, המקסימום לחשוף את נוכחותם של מתווכים בתגובה כימית.

וולטמטריה של האבולוציה

זה יכול להיות מסוג אנודי או קתודית. זה מורכב electrodeposition של אנליט על אלקטרודה כספית. אם האנליזה היא יון מתכת (כגון CD)²⁺), ייווצר אמלגם; ואם זה אניון, (כמו משרד החינוך₄^2-) מלח כספית בלתי מסיס.

ואז, פעימות של פוטנציאלים מוחלים על מנת לקבוע את הריכוז והזהות של מינים electrodeposited. לפיכך, תערובת הוא redysolved, כמו גם את כספית salts.

יישומים

-Voltammetry של redycolution anodic משמש כדי לקבוע את ריכוז של מתכות מומס נוזל.

-זה מאפשר ללמוד את הקינטיקה של תהליכי החמצה או ספיחה, במיוחד כאשר האלקטרודות הם שונה כדי לזהות אנליטי מסוים.

-הבסיס התיאורטי שלה שימש לייצור ביו-חיישנים. עם אלה, ניתן לקבוע נוכחות וריכוז של מולקולות ביולוגיות, חלבונים, שומנים, סוכרים וכו '.

-לבסוף, הוא מזהה את השתתפותם של מתווכים במנגנוני התגובה.

הפניות

1. גונזלס מ '(22 בנובמבר 2010). וולטמטריה מקור:
2. גומז-בידרמן, ס, סורייה, E., & vivo, M ... (2002). אנליזה אלקטרוכימית Journal of Biological Diagnostics, 51 (1), 18-27. משוחזר מ scielo.isciii.es
3. כימיה ומדע (18 ביולי 2011). וולטמטריה שוחזר מ: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. קוירוגה א '(16 בפברואר 2017). מחזורי וולטמטריה. מקור: chem.libretexts.org
5. סמואל פ 'קוניבס. (s.f.). טכניקות וולטמטריות. [PDF] אוניברסיטת טאפטס. מקור: brown.edu
6. יום ר & אנדרווד א. כימיה אנליטית כמותית (מהדורה חמישית). פרסון הול.