Voltammeetria, mida see koosneb, tüübid ja rakendused



The voltammeetria on elektroanalüütiline meetod, mis määrab keemilise liigi või analüüdi teabe rakendatava potentsiaali variatsioonist tekitatud elektrivooludest. See tähendab, et kasutatav potentsiaal E (V) ja aeg (t) on sõltumatud muutujad; kui praegune (A), sõltuv muutuja.

Tavapärased keemilised liigid peavad olema elektroaktiivsed. Mida sa mõtled? See tähendab, et peate kaotama (oksüdeerima) või suurendama (vähendama) elektrone. Reaktsiooni käivitamiseks peab tööelektrood varustama Nernsti võrrandi poolt teoreetiliselt määratud vajaliku potentsiaaliga.

Voltammeetria näide on näha ülaltoodud pildist. Pildi elektrood on valmistatud süsinikkiududest, mis on sukeldatud lahustumiskeskkonda. Dopamiini ei oksüdeerita, moodustades kaks karbonüülrühma C = O (keemilise võrrandi parem pool), välja arvatud juhul, kui rakendatakse sobivat potentsiaali.

See saavutatakse E-väärtuse pühkimisega erinevate väärtustega, mida piiravad paljud tegurid, näiteks lahus, olemasolevad ioonid, sama elektrood ja dopamiin.

E muutes ajaga, saadakse kaks graafikut: esimene E v t (sinine kolmnurk) ja teine ​​vastus C vs t (kollane). Selle vormid on iseloomulikud dopamiini määramiseks katse tingimustes.

Indeks

  • 1 Mis on voltammeetria??
    • 1.1 Voltammeetriline laine
    • 1.2
  • 2 tüüpi
    • 2.1 Impulsi voltammeetria
    • 2.2. Uuesti lahustumise voltameetria
  • 3 Rakendused
  • 4 Viited

Mis on voltammeetria??

Voltammeetria töötati välja tänu polarograafia tehnika leiutamisele 1922. aasta keemia Nobeli preemia Jaroslav Heyrovskis. Selles elavhõbeda languselektrood (EGM) uuendatakse pidevalt ja polariseeritakse.

Selle meetodi analüütilised puudused sel ajal lahendati teiste mikroelektroodide kasutamise ja disainiga. Need varieeruvad tohutult kivisöest, väärismetallidest, teemantidest ja polümeeridest, nende konstruktsioonist, ketastest, silindritest, lehtedest; ja samuti viisil, kuidas nad koos lahustumisega kokku puutuvad: statsionaarsed või pöörlevad.

Kõik need üksikasjad on mõeldud elektroodi polarisatsiooni soodustamiseks, mis põhjustab piirvoolu (i1). See on proportsionaalne analüüdi kontsentratsiooniga ja pool võimsusest E (E1/2) jõuda poole voolu (i1/2) on liigile iseloomulik.

Seejärel määratakse E väärtused1/2 kõveras, kus E-i variatsiooniga saadud vool on joonistatud, kutsutakse voltamperogramm, Analüüdi olemasolu võib tuvastada. See tähendab, et iga analüüdi, arvestades katse tingimusi, omab oma väärtust E1/2.

Voltammeetriline laine

Voltameetriaga töötame koos paljude graafikutega. Esimene neist on kõver E vs t, mis võimaldab jälgida võimalikke erinevusi aja funktsioonina.

Samal ajal registreerib elektriskeem analüüdi poolt toodetud C väärtused, kui nad kaotavad või koguvad elektroone elektroodi läheduses..

Kuna elektrood on polariseeritud, siis võib lahuse südamikust hajuda vähem analüüti. Näiteks, kui elektroodil on positiivne laeng, liik X- see meelitab teda ja suunatakse sellele lihtsalt elektrostaatilise atraktsiooniga.

Aga X- sa ei ole üksi: teie keskkonnas on teisi ioone. Mõned katioonid M+ nad võivad takistada nende liikumist elektroodini, lisades selle positiivsete laengute "klastritesse"; ja samuti anioone N- võib elektroodi ümber keerata ja vältida X- tule tema juurde.

Nende füüsiliste nähtuste summa põhjustab voolu kadumise ja seda täheldatakse kõveras C vs E ja selle kuju sarnaneb S-ga, mida nimetatakse sigmoidvormiks. See kõver on tuntud kui voltametriline laine.

Instrumentatsioon

Voltameetria mõõtevahendid varieeruvad sõltuvalt analüütist, lahustist, elektroodi tüübist ja pealekandmisest. Kuid enamik neist põhineb süsteemil, mis koosneb kolmest elektroodist: üks töötav (1), abi- (2) ja viide (3).

Peamiseks kasutatud elektroodiks on kalomelelektrood (ECS). See võimaldab koos töötava elektroodiga luua potentsiaalse erinevuse AE, kuna võrdluselektroodi potentsiaal jääb mõõtmiste ajal konstantseks..

Teisest küljest vastutab abielektrood tööelektroodile kuluva koormuse juhtimise eest, et hoida seda vastuvõetavate E väärtuste piires. Sõltumatu muutuja, rakendatava potentsiaali vahe on see, mis saadakse töö- ja võrdluselektroodide potentsiaali summana.

Tüübid

Ülemine pilt näitab graafikut E vs t, mida nimetatakse ka potentsiaalse laine jaoks lineaarse sweep voltammeetria jaoks.

Võib täheldada, et aja möödudes suureneb potentsiaal. See omakorda genereerib vastuskõvera või voltamperogrammi C vs E, mille kuju on sigmoid. Tuleb punkt, kus, olenemata sellest, kui palju E suureneb, ei suurene praegune vool.

Sellest graafikust võib järeldada ka teisi voltammeetria tüüpe. Kuidas? Potentsiaalse laine E muutmine, kasutades teatud mustritega potentsiaalsete impulsside abil. Iga muster seostatakse voltammeetria tüübiga ning see hõlmab oma teooriat ja katsetingimusi.

Impulsi voltammeetria

Seda tüüpi voltammeetriaga saab analüüsida kahe või enama analüüdi segu, mille väärtused on E1/2 Nad on üksteisele väga lähedased. Niisiis, analüüt koos E-ga1/2 0.04V saab teise ettevõtte ettevõttes tuvastada E-ga1/2 0,05 V. Lineaarsel pühkimispingel voltimismeetodil peab erinevus olema suurem kui 0,2 V.

Seetõttu on suurem tundlikkus ja madalamad avastamispiirid; see tähendab, et analüüse saab määrata väga väikestes kontsentratsioonides.

Potentsiaalsetel lainetel võivad olla treppide sarnased mustrid, järsud trepid ja kolmnurgad. Viimane vastab tsüklilisele voltammeetriale (CV akronüümi inglise keeles, esimene pilt).

CV-s rakendatakse potentsiaali E mõttes, positiivses või negatiivses ja siis teatud väärtuses E ajahetkel t rakendatakse sama potentsiaali uuesti, kuid vastupidises suunas. Loodud voltammogrammide uurimisel avastavad maksimumid vahendajate olemasolu keemilises reaktsioonis.

Lahustumise voltammeetria

See võib olla anoodne või katoodne. See koosneb analüüdi elektrolüüsimisest elavhõbedaelektroodile. Kui analüütiks on metallioon (näiteks Cd)2+) moodustatakse amalgaam; ja kui see on anioon, nagu MoO42-) lahustumatu elavhõbeda sool.

Seejärel rakendatakse elektrolüüsitud liikide kontsentratsiooni ja identiteedi määramiseks potentsiaali impulsse. Seega lahustatakse amalgaam, samuti elavhõbeda soolad.

Rakendused

-Vedelikus lahustunud metallide kontsentratsiooni määramiseks kasutatakse anoodilise taaslahustamise voltammeetria.

-See võimaldab uurida redoks- või adsorptsiooniprotsesside kineetikat, eriti kui elektroode modifitseeritakse konkreetse analüüdi tuvastamiseks..

-Selle teoreetiline alus on olnud biosensorite valmistamiseks. Nende abil saab määrata bioloogiliste molekulide, valkude, rasvade, suhkrute jne olemasolu ja kontsentratsiooni.

-Lõpuks tuvastab see vahendajate osalemise reaktsioonimehhanismides.

Viited

  1. González M. (22. november 2010). Voltammeetria Välja otsitud aadressilt: quimica.laguia2000.com
  2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., ja Vivó, M ... (2002). Elektrokeemiline analüüs Journal of Biological Diagnostics, 51 (1), 18-27. Taastatud scielo.isciii.es
  3. Keemia ja teadus (18. juuli 2011). Voltammeetria Taastatud: laquimicaylaciencia.blogspot.com
  4. Quiroga A. (16. veebruar 2017). Tsükliline Voltammeetria. Välja otsitud andmebaasist: chem.libretexts.org
  5. Samuel P. Kounaves. (s.f.). Voltammeetrilised meetodid. [PDF] Tufti ülikool. Välja otsitud: brown.edu
  6. Päev R. & Underwood A. Kvantitatiivne analüütiline keemia (viies väljaanne). PEARSON Prentice Hall.