Вольтамперометрия, из чего она состоит, типы и применение

вольтамперометрии представляет собой электроаналитический метод, который определяет информацию о химическом веществе или аналите по электрическим токам, генерируемым изменением приложенного потенциала. То есть примененный потенциал E (V) и время (t) являются независимыми переменными; в то время как текущий (A), зависимая переменная.

Химические разновидности обыкновенного должны быть электроактивными. Что ты имеешь ввиду? Это означает, что вы должны потерять (окислить) или получить (уменьшить) электроны. Для начала реакции рабочий электрод должен подавать необходимый потенциал, определенный теоретически по уравнению Нернста..

Пример вольтамперометрии можно увидеть на изображении выше. Электрод изображения выполнен с углеродными волокнами, которые погружены в растворяющую среду. Дофамин не окисляется, образуя две карбонильные группы C = O (правая часть химического уравнения), если не применяется соответствующий потенциал.

Это достигается путем выполнения развертки E с различными значениями, ограниченными многими факторами, такими как раствор, присутствующие ионы, один и тот же электрод и допамин.

Изменяя E во времени, получают два графика: первый E v t (синий треугольник) и второй, ответ C vs t (желтый). Его формы характерны для определения дофамина в условиях эксперимента..

индекс

• 1 Что такое вольтамперометрия??
  • 1.1 Вольтамперометрическая волна
  • 1.2 Измерительные приборы
• 2 типа
  • 2.1 Импульсная вольтамперометрия
  • 2.2 Вольтамперометрия повторного растворения
• 3 Приложения
• 4 Ссылки

Что такое вольтамперометрия??

Вольтамперометрия была разработана благодаря изобретению методики полярографии Нобелевской премией по химии 1922 года Ярослава Гейровского. В нем ртутный капельный электрод (EGM) постоянно обновляется и поляризуется.

Аналитические недостатки этого метода в то время были решены с использованием и конструкцией других микроэлектродов. Они сильно различаются по материалу: от угля, благородных металлов, алмазов и полимеров до их конструкции, дисков, цилиндров, листов; а также то, как они взаимодействуют с растворением: стационарный или роторный.

Все эти детали предназначены для улучшения поляризации электрода, который вызывает затухание зарегистрированного тока, известного как предельный ток (i₁). Это пропорционально концентрации анализируемого вещества и половине мощности E (E_1/2), чтобы достичь половины указанного тока (я_1/2) характерен для вида.

Затем определяем значения Е_1/2 на кривой, где изображен ток, полученный с изменением E, называется вольтамперограмма, Наличие аналита может быть идентифицировано. То есть каждый аналит, учитывая условия эксперимента, будет иметь свое значение Е_1/2.

Вольтамперометрическая волна

В вольтамперометрии мы работаем со многими графиками. Первая - это кривая E vs t, которая позволяет отслеживать разницу потенциалов, применяемую в зависимости от времени..

Но в то же время электрическая цепь регистрирует значения C, вырабатываемые аналитом при потере или получении электронов вблизи электрода..

Поскольку электрод поляризован, меньшее количество аналита может диффундировать из ядра раствора к нему. Например, если электрод имеет положительный заряд, вид X^- будет притягиваться к нему и будет направлено к нему простым электростатическим притяжением.

Но х^- Вы не одиноки: в вашем окружении присутствуют другие ионы. Некоторые катионы М⁺ они могут препятствовать их пути к электроду, заключая его в «кластеры» положительных зарядов; и аналогично анионы N^- можно намотать вокруг электрода и предотвратить X^- подойди к нему.

Сумма этих физических явлений приводит к потере тока, и это наблюдается на кривой C против E и по форме напоминает S, называемую сигмовидной формой. Эта кривая известна как вольтамперометрическая волна.

измерительные приборы

Инструменты вольтамперометрии варьируются в зависимости от аналита, растворителя, типа электрода и области применения. Но подавляющее большинство из них основаны на системе, состоящей из трех электродов: один рабочий (1), вспомогательный (2) и эталонный (3)..

Основным используемым электродом сравнения является каломельный электрод (ECS). Это в сочетании с рабочим электродом позволяет установить разность потенциалов ΔE, поскольку потенциал контрольного электрода остается постоянным во время измерений.

С другой стороны, вспомогательный электрод отвечает за управление нагрузкой, которая проходит к рабочему электроду, чтобы поддерживать его в приемлемых значениях E. Независимая переменная, разница приложенного потенциала, является суммой потенциалов рабочего и контрольного электродов..

тип

Верхнее изображение показывает график E vs t, также называемый потенциальной волной для линейной развертки вольтамперометрии.

Можно наблюдать, что с течением времени потенциал увеличивается. В свою очередь, эта развертка генерирует кривую отклика или вольтамперограмму C против E, форма которой будет сигмовидной. Наступит момент, когда, независимо от того, насколько E увеличится, ток не будет увеличиваться.

Из этого графика могут быть выведены другие типы вольтамперометрии. Как? Модификация потенциальной волны E vs t с помощью внезапных импульсов потенциала, следующих определенным схемам. Каждый образец связан с типом вольтамперометрии и включает свою собственную теорию и условия эксперимента..

Импульсная вольтамперометрия

В этом типе вольтамперометрии могут быть проанализированы смеси двух или более аналитов, чьи значения Е_1/2 Они очень близки друг к другу. Итак, аналит с Е_1/2 0.04V можно идентифицировать в компании другого с E_1/2 0,05 В. В то время как в линейной развертки вольтамперометрии, разница должна быть больше, чем 0,2 В.

Следовательно, существует более высокая чувствительность и более низкие пределы обнаружения; то есть аналиты могут быть определены при очень низких концентрациях.

Потенциальные волны могут иметь ступенчатые узоры, крутые ступеньки и треугольники. Последнее соответствует циклической вольтамперометрии (CV для его аббревиатуры на английском языке, первое изображение).

В CV потенциал E применяется в определенном смысле, положительном или отрицательном, и затем при определенном значении E в момент времени t тот же потенциал применяется снова, но в противоположном направлении. При изучении генерируемых вольтамперограмм максимумы показывают наличие посредников в химической реакции.

Вольтамперометрия повторного растворения

Это может быть анодного или катодного типа. Он состоит из электроосаждения аналита на ртутном электроде. Если аналит представляет собой ион металла (например, Cd)²⁺а) образуется амальгама; и если это анион, (как МоО₄^2-) нерастворимая соль ртути.

Затем импульсы потенциалов применяются для определения концентрации и идентичности электроосажденных частиц. Таким образом, растворяется амальгама, а также соли ртути..

приложений

-Вольтамперометрия анодного повторного растворения используется для определения концентрации металлов, растворенных в жидкости.

-Это позволяет изучать кинетику окислительно-восстановительных или адсорбционных процессов, особенно когда электроды модифицированы для обнаружения определенного аналита.

-Его теоретической основой послужило изготовление биосенсоров. С их помощью можно определить наличие и концентрацию биологических молекул, белков, жиров, сахаров и т. Д..

-Наконец, он обнаруживает участие посредников в механизмах реакции.

ссылки

1. Гонсалес М. (22 ноября 2010 г.). Вольтамперометрии. Получено с: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S., Soria E., & Vivó, M ... (2002). Электрохимический анализ Журнал биологической диагностики, 51 (1), 18-27. Восстановлено с scielo.isciii.es
3. Химия и наука (18 июля 2011 г.) Вольтамперометрии. Восстановленный от: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Кирога А. (16 февраля 2017 г.). Циклическая вольтамперометрия. Получено от: chem.libretexts.org
5. Сэмюэл П. Кунавес. (Н.Д.). Вольтамперометрические методы. [PDF]. Университет Тафтса. Получено из: brown.edu
6. День Р. и Андервуд А. Количественная аналитическая химия (пятое изд.). Пирсон Прентис Хол.