Voltammetry vad det består av, typer och applikationer

den voltametri är en elektroanalytisk teknik som bestämmer informationen om en kemisk art eller analyt från de elektriska strömmar som alstras av variationen av en applicerad potential. Det vill säga, den potentiella E (V) som appliceras, och tiden (t) är de oberoende variablerna; medan den nuvarande (A), den beroende variabeln.

Vanliga kemiska ämnen måste vara elektroaktiva. Vad menar du? Det betyder att du måste förlora (oxidera) eller få (minska) elektroner. För att reaktionen ska börja måste arbetselektroden tillhandahålla den nödvändiga potentialen bestämd teoretiskt med Nernst-ekvationen.

Ett exempel på voltammetri kan ses i bilden ovan. Bildens elektrod är gjord med kolfibrer, som nedsänktes i upplösningsmediet. Dopamin oxideras inte, bildar två karbonylgrupper C = O (kemikalieekvationens högra sida) om inte lämplig potential används.

Detta uppnås genom att utföra en svep av E med olika värden, begränsad av många faktorer såsom lösningen, jonerna närvarande, samma elektrod och dopamin.

Genom att variera E med tiden erhålls två grafer: den första E v t (den blå triangeln) och den andra svaret C vs t (gul). Dess former är karakteristiska för bestämning av dopamin vid experimentets betingelser.

index

• 1 Vad är voltammetri??
  • 1,1 voltammetrisk våg
  • 1.2 Instrumentation
• 2 typer
  • 2.1 Puls voltammetri
  • 2,2 voltammetri av återupplösning
• 3 applikationer
• 4 referenser

Vad är voltammetri??

Voltammetry utvecklades tack vare uppfinningen av polarografiteknik genom 1922 Nobelpriset i kemi, Jaroslav Heyrovsky. Därefter förnyas och polariseras kvicksilverdroppelektroden (EGM).

De analytiska bristerna i denna metod vid den tiden löstes med användningen och utformningen av andra mikroelektroder. Dessa varierar enormt i material, från kol, ädelmetaller, diamanter och polymerer, till deras design, diskar, cylindrar, lakan; och också i det sätt de interagerar med upplösningen: stationär eller roterande.

Alla dessa detaljer är avsedda att gynna polariseringen av elektroden, vilket orsakar en sönderfall av den inspelade strömmen känd som gränsström (i₁). Detta är proportionellt mot analytens koncentration och hälften av effekten E (E_1/2) för att nå hälften av strömmen (i_1/2) är karakteristisk för arten.

Därefter bestäms värdena för E_1/2 i kurvan där strömmen erhållen med variationen av E är upptagen, kallad voltammogram, Närvaron av en analyt kan identifieras. Det vill säga, varje analyt, som har givit villkoren för experimentet, kommer att ha sitt eget värde av E_1/2.

Voltammetrisk våg

I voltammetri arbetar vi med många grafer. Den första är kurvan E vs t, som tillåter att hålla reda på de möjliga skillnaderna som appliceras som en funktion av tiden.

Men samtidigt registrerar den elektriska kretsen de C-värden som produceras av analyten när man förlorar eller erhåller elektroner i närheten av elektroden.

Eftersom elektroden är polariserad, kan mindre analyte diffundera från kärnan i lösningen till den. Till exempel, om elektroden har en positiv laddning, art X^- kommer att lockas till det och kommer att riktas mot det genom enbart elektrostatisk attraktion.

Men X^- du är inte ensam: det finns andra joner närvarande i din miljö. Några katjoner M⁺ de kan hindra deras väg till elektroden genom att omsluta den i "kluster" av positiva laddningar; och likaså anjoner N^- kan lindas runt elektroden och förhindra X^- kom till honom.

Summan av dessa fysikaliska fenomen orsakar ström förloras, och detta ses på kurvan C mot E och liknar en S-form, kallade sigmoid form. Denna kurva är känd som en voltammetrisk våg.

instrumentering

Instrumentet för voltammetri varierar beroende på analyt, lösningsmedel, typ av elektrod och applicering. Men de allra flesta är baserade på ett system som består av tre elektroder: ett arbete (1), hjälp (2) och referens (3).

Den huvudsakliga referenselektroden som används är kalomelektroden (ECS). Detta, i kombination med arbetselektroden, möjliggör en potentiell skillnad AE, eftersom referenselektrodens potential är konstant under mätningarna.

Å andra sidan är hjälpelektroden ansvarig för att styra belastningen som passerar till arbetselektroden för att hålla den inom acceptabla E-värden. Den oberoende variabeln, skillnaden i tillämpad potential, är den som erhålls genom summan av potentialerna hos arbets- och referenselektroderna.

Typ

Den övre bilden visar ett diagram E vs t, kallas även en potentiell våg för en linjär sweep voltammetri.

Det kan observeras att med tiden går potentialen ökar. I sin tur genererar detta svep en svarkurva eller voltamperogram C vs E, vars form kommer att vara sigmoid. Det kommer att komma en punkt där, oavsett hur mycket E ökar, blir det ingen ökning av strömmen.

Från detta diagram kan andra typer av voltammetri utläsas. Hur? Ändra den potentiella vågen E vs t med hjälp av plötsliga pulser av potential efter vissa mönster. Varje mönster är associerat med en typ av voltammetri, och innehåller sina egna teori och experimentella förhållanden.

Puls voltammetri

I denna typ av voltammetri kan analyseras blandningar av två eller flera analyter vars värden av E_1/2 De är väldigt nära varandra. Så en analyt med E_1/2 0,04V kan identifieras i företag med en annan med en E_1/2 av 0,05V. Medan linjär sweep voltammetry måste skillnaden vara större än 0,2V.

Därför finns det högre känslighet och lägre detekteringsgränser; det vill säga analyter kan bestämmas vid mycket låga koncentrationer.

Potentiella vågor kan ha trappliknande mönster, branta trappor och trianglar. Den sistnämnda motsvarar den cykliska voltammetri (CV för dess akronym på engelska, första bilden).

I CV potentialen E appliceras i en riktning, positiv eller negativ, då, vid något värde E vid tidpunkten t, återappliceras samma potential men i motsatt riktning. När man studerar de genererade voltammogrammen avslöjar maximierna närvaron av intermediärer i en kemisk reaktion.

Voltammetry av återupplösning

Detta kan vara av anodisk eller katodisk typ. Det består av elektrodepositionen av analyten på en kvicksilverelektrod. Om analyten är en metalljon (såsom Cd)²⁺), en amalgam kommer att bildas; och om det är en anjon, (som MoO₄^2-) ett olösligt kvicksilversalt.

Därefter appliceras pulser av potentialer för att bestämma koncentrationen och identiteten hos de elektrodpositionerade speciesna. Således återupplöses amalgamet såväl som kvicksilversalterna.

tillämpningar

-Voltammetri av anodisk återupplösning används för att bestämma koncentrationen av metaller upplöst i vätska.

-Det gör det möjligt att studera kinetiken för redox- eller adsorptionsprocesserna, speciellt när elektroderna modifieras för att detektera ett specifikt analyt.

-Dess teoretiska grund har fungerat för tillverkning av biosensorer. Med dessa kan närvaron och koncentrationen av biologiska molekyler, proteiner, fetter, sockerarter etc. bestämmas.

-Slutligen upptäcker det medverkan av mellanhänder i reaktionsmekanismerna.

referenser

1. González M. (22 november 2010). Voltammetri. Hämtad från: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M ... (2002). Elektrokemisk analys Journal of Biological Diagnostics, 51 (1), 18-27. Återställd från scielo.isciii.es
3. Kemi och vetenskap (18 juli 2011). Voltammetri. Återställd från: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Quiroga A. (16 februari 2017). Cyklisk voltammetri. Hämtad från: chem.libretexts.org
5. Samuel P. Kounaves. (N.D.). Voltammetric Techniques. [PDF]. Tufts University. Hämtad från: brown.edu
6. Dag R. & Underwood A. Kvantitativ analytisk kemi (femte red.). PEARSON Prentice Hall.