Voltammetry waaruit het bestaat, typen en toepassingen

de voltammetrie is een elektro-analytische techniek die informatie over een chemische soort of analyt bepaalt uit de elektrische stromen die worden gegenereerd door de variatie van een toegepast vermogen. Dat wil zeggen dat de toegepaste potentiële E (V) en de tijd (t) de onafhankelijke variabelen zijn; terwijl de huidige (A), de afhankelijke variabele.

De chemische soort van gewone moet elektroactief zijn. Wat bedoel je? Het betekent dat je elektronen moet verliezen (oxideren) of winnen (verminderen). Om de reactie te starten, moet de werkelektrode het noodzakelijke potentieel leveren dat theoretisch is bepaald met de Nernst-vergelijking.

Een voorbeeld van voltammetrie is te zien in de afbeelding hierboven. De elektrode van het beeld is gemaakt van koolstofvezels, die is ondergedompeld in het oplosmedium. Dopamine is niet geoxideerd en vormt twee carbonylgroepen C = O (rechterkant van de chemische vergelijking), tenzij het juiste potentieel wordt toegepast.

Dit wordt bereikt door een zwaai van E uit te voeren met verschillende waarden, beperkt door vele factoren zoals de oplossing, de aanwezige ionen, dezelfde elektrode en dopamine.

Door E met de tijd te variëren, worden twee grafieken verkregen: de eerste E v t (de blauwe driehoek) en de tweede, het antwoord C vs t (geel). De vormen zijn kenmerkend voor het bepalen van dopamine bij de omstandigheden van het experiment.

index

• 1 Wat is voltammetrie??
  • 1.1 Voltammetrische golf
  • 1.2 Instrumentatie
• 2 soorten
  • 2.1 Pulsvoltage
  • 2.2 Voltammetrie van heroplossen
• 3 toepassingen
• 4 Referenties

Wat is voltammetrie??

Voltammetrie werd ontwikkeld dankzij de uitvinding van de polarografietechniek door de 1922 Nobelprijs voor de Scheikunde, Jaroslav Heyrovsky. Daarin wordt de kwikdruppelelektrode (EGM) voortdurend vernieuwd en gepolariseerd.

De analytische tekortkomingen van deze methode werden toen opgelost met het gebruik en ontwerp van andere micro-elektroden. Deze variëren enorm in materiaal, van steenkool, edelmetalen, diamanten en polymeren tot hun ontwerp, schijven, cilinders, vellen; en ook, in de manier waarop ze omgaan met de oplossing: stationair of roterend.

Al deze details zijn bedoeld om de polarisatie van de elektrode te begunstigen, wat een verval van de geregistreerde stroom veroorzaakt die bekend staat als limietstroom (d.w.z.₁). Dit is evenredig met de concentratie van de analyt en de helft van het vermogen E (E_1/2) om de helft van de huidige stroom te bereiken (d.w.z._1/2) is kenmerkend voor de soort.

Vervolgens bepalen de waarden van E_1/2 in de curve waar de stroom die is verkregen met de variatie van E is uitgezet, genaamd voltamogram, De aanwezigheid van een analyt kan worden geïdentificeerd. Dat wil zeggen, elke analyt zal, gegeven de omstandigheden van het experiment, zijn eigen waarde van E hebben_1/2.

Voltammetrische golf

Bij voltammetrie werken we met veel grafieken. De eerste is de curve E vs t, die het mogelijk maakt om de potentiële verschillen die worden toegepast als een functie van de tijd bij te houden.

Maar tegelijkertijd registreert het elektrisch circuit de C-waarden geproduceerd door de analyt bij verlies of het verkrijgen van elektronen in de buurt van de elektrode.

Omdat de elektrode gepolariseerd is, kan minder analyt van de kern van de oplossing daarin diffunderen. Bijvoorbeeld, als de elektrode een positieve lading heeft, soort X^- zal er door aangetrokken worden en zal er naartoe geleid worden door louter elektrostatische aantrekking.

Maar X^- je bent niet alleen: er zijn andere ionen aanwezig in je omgeving. Sommige kationen M⁺ ze kunnen hun pad naar de elektrode belemmeren door het in "clusters" van positieve ladingen te omsluiten; en evenzo, anionen N^- kan rond de elektrode worden gewonden en X voorkomen^- kom naar hem toe.

De som van deze fysische verschijnselen zorgt ervoor dat er stroom verloren gaat, en dit wordt waargenomen in de curve C vs E en de vorm ervan lijkt op die van een S, de zogenaamde sigmoïde vorm. Deze curve staat bekend als een voltametrische golf.

instrumentatie

De instrumentatie van voltammetrie varieert afhankelijk van de analyt, het oplosmiddel, het type elektrode en de toepassing. Maar de overgrote meerderheid van hen is gebaseerd op een systeem dat bestaat uit drie elektroden: één werkend (1), hulp (2) en de referentie (3).

De belangrijkste gebruikte referentie-elektrode is de calomelelektrode (ECS). Dit, in combinatie met de werkelektrode, maakt het mogelijk een potentiaalverschil AE tot stand te brengen, omdat de potentiaal van de referentie-elektrode constant blijft tijdens de metingen.

Anderzijds is de hulpelektrode verantwoordelijk voor het regelen van de belasting die naar de werkelektrode gaat, om deze binnen de aanvaardbare E-waarden te houden. De onafhankelijke variabele, het verschil in toegepaste potentiaal, is die verkregen door de som van de potentialen van de werk- en referentie-elektroden.

type

De bovenste afbeelding toont een grafiek E vs t, ook wel een potentiële golf genoemd voor een lineaire sweep voltammetrie.

Het kan worden opgemerkt dat naarmate de tijd vordert, het potentieel toeneemt. Op zijn beurt genereert deze zwaai een responscurve of een voltamperogram C tegen E, waarvan de vorm sigmavormig zal zijn. Er zal een moment komen waarop, ongeacht hoeveel E toeneemt, er geen toename in de stroom zal zijn.

Uit deze grafiek kunnen andere typen voltametrie worden afgeleid. Hoe? Wijziging van de potentiaalgolf E vs t door middel van plotse pulsen van potentiaal na bepaalde patronen. Elk patroon is geassocieerd met een soort voltammetrie en omvat zijn eigen theorie en experimentele omstandigheden.

Puls voltammetrie

In dit type voltametrie kunnen mengsels van twee of meer analyten worden geanalyseerd waarvan de waarden van E_1/2 Ze zitten heel dicht bij elkaar. Dus, een analyt met E_1/2 0.04V kan worden geïdentificeerd in het gezelschap van een ander met een E_1/2 van 0.05V. In lineaire sweep-voltammetrie moet het verschil groter zijn dan 0,2V.

Daarom is er een hogere gevoeligheid en lagere detectielimieten; dat wil zeggen dat analyten in zeer lage concentraties kunnen worden bepaald.

Potentiële golven kunnen trapachtige patronen, steile trappen en driehoeken hebben. Dit laatste komt overeen met de cyclische voltammetrie (CV voor het acroniem in het Engels, eerste afbeelding).

In de CV wordt een potentiële E toegepast in een zin, positief of negatief, en dan, bij een bepaalde waarde van E in tijd t, wordt dezelfde potentiaal opnieuw toegepast, maar in de tegenovergestelde richting. Bij het bestuderen van de gegenereerde voltammogrammen, onthullen de maxima de aanwezigheid van intermediairen in een chemische reactie.

Voltammetrie van heroplossen

Dit kan van het anodische of kathodische type zijn. Het bestaat uit de elektrodepositie van de analyt op een kwikelektrode. Als de analyt een metaalion is (zoals Cd)²⁺), een amalgaam zal worden gevormd; en of het een anion is, (zoals de MoO₄^2-) een onoplosbaar kwikzout.

Vervolgens worden pulsen van potentialen toegepast om de concentratie en identiteit van de elektrodepositie te bepalen. Aldus wordt het amalgaam opnieuw opgelost, evenals de kwikzouten.

toepassingen

-Voltammetrie van anodische heroplossen wordt gebruikt om de concentratie van metalen opgelost in vloeistof te bepalen.

-Hiermee kan de kinetiek van de redox- of adsorptieprocessen worden onderzocht, vooral wanneer de elektroden worden aangepast om een ​​specifieke analyt te detecteren.

-De theoretische basis ervan heeft gediend voor de vervaardiging van biosensoren. Hiermee kan de aanwezigheid en concentratie van biologische moleculen, eiwitten, vetten, suikers, etc. worden bepaald.

-Ten slotte detecteert het de participatie van tussenpersonen in de reactiemechanismen.

referenties

1. González M. (22 november 2010). Voltammetrie. Teruggeplaatst van: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M ... (2002). Elektrochemische analyse Journal of Biological Diagnostics, 51 (1), 18-27. Hersteld van scielo.isciii.es
3. Chemie en wetenschap (18 juli 2011). Voltammetrie. Hersteld van: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Quiroga A. (16 februari 2017). Cyclische Voltammetrie. Teruggeplaatst van: chem.libretexts.org
5. Samuel P. Kounaves. (N.D.). Voltammetrische technieken. [PDF]. Tufts University. Teruggeplaatst van: brown.edu
6. Dag R. & Underwood A. Kwantitatieve analytische chemie (vijfde ed.). PEARSON Prentice Hall.