Voltammetrija od čega se sastoji, vrste i primjene



voltametrija je elektroanalitička tehnika koja određuje informacije o kemijskoj vrsti ili analitu iz električnih struja generiranih varijacijom primijenjenog potencijala. To jest, primijenjeni potencijal E (V) i vrijeme (t) su nezavisne varijable; dok je struja (A) zavisna varijabla.

Kemijske vrste običnih moraju biti elektroaktivne. Kako to misliš? To znači da morate izgubiti (oksidirati) ili dobiti (smanjiti) elektrone. Da bi reakcija započela, radna elektroda mora osigurati potreban potencijal koji je teoretski određen Nernstovom jednadžbom.

Primjer voltametrije može se vidjeti na slici iznad. Elektroda slike je načinjena od karbonskih vlakana, koja su uronjena u medij za otapanje. Dopamin nije oksidiran, formirajući dvije karbonilne skupine C = O (desna strana kemijske jednadžbe) osim ako se primjenjuje odgovarajući potencijal..

To se postiže izvođenjem postupka E s različitim vrijednostima, ograničenim mnogim faktorima kao što je otopina, prisutni ioni, ista elektroda i dopamin.

Variranjem E s vremenom dobivaju se dva grafa: prvi E vt (plavi trokut), a drugi, odgovor C vs t (žuti). Njegovi oblici su karakteristični za određivanje dopamina u uvjetima pokusa.

indeks

  • 1 Što je voltametrija??
    • 1.1 Voltametrijski val
    • 1.2 Instrumentacija
  • 2 Vrste
    • 2.1 Pulsna voltametrija
    • 2.2 Voltametrija redolucije
  • 3 Aplikacije
  • 4 Reference

Što je voltametrija??

Voltammetrija je razvijena zahvaljujući pronalasku polarografske tehnike 1922. Nobelove nagrade za kemiju, Jaroslav Heyrovsky. U njemu se živčana kapna elektroda (EGM) stalno obnavlja i polarizira.

Analitički nedostaci ove metode u to vrijeme riješeni su uporabom i dizajnom drugih mikroelektroda. Oni se uvelike razlikuju u materijalu, od ugljena, plemenitih metala, dijamanata i polimera, do njihovog dizajna, diskova, cilindara, listova; i također, na način na koji su u interakciji s otapanjem: stacionarni ili rotacijski.

Sve ove pojedinosti su namijenjene da pospješuju polarizaciju elektrode, koja uzrokuje propadanje zabilježene struje poznate kao granična struja (i1). To je proporcionalno koncentraciji analita i pola snage E (E1/2) do polovine navedene struje (i.)1/2) je svojstvo vrste.

Zatim, određivanje vrijednosti E1/2 u krivulji na kojoj je prikazana struja dobivena s varijacijom E, naziva se voltammogram, Prisutnost analita se može identificirati. To znači da će svaki analit, s obzirom na uvjete eksperimenta, imati svoju vrijednost E1/2.

Voltametrijski val

U voltametriji radimo s mnogo grafova. Prva je krivulja E vs t, koja omogućuje praćenje potencijalnih razlika koje se primjenjuju kao funkcija vremena.

Ali u isto vrijeme, električni krug registrira C vrijednosti koje stvara analit prilikom gubitka ili dobivanja elektrona u blizini elektrode.

Budući da je elektroda polarizirana, manje analita može difundirati iz jezgre otopine. Na primjer, ako elektroda ima pozitivan naboj, vrsta X- privući će ga i usmjerit će se prema njoj samo elektrostatičkom privlačnošću.

Ali X- niste sami: u vašem okruženju postoje drugi ioni. Neki kationi M+ mogu ometati svoj put do elektrode tako da ga zatvore u "grozdove" pozitivnih naboja; i isto tako, anioni N- može se namotati oko elektrode i spriječiti X- Dođite k njemu.

Zbroj tih fizikalnih pojava uzrokuje gubitak struje, a to se uočava u krivulji C vs E, a njezin oblik sličan je onom S, zvanom sigmoidna forma. Ova krivulja je poznata kao voltametrijski val.

instrumentacija

Instrumentacija voltametrije varira ovisno o analitu, otapalu, vrsti elektrode i primjeni. No, velika većina njih temelji se na sustavu koji se sastoji od tri elektrode: jedna radna (1), pomoćna (2) i referentna (3).

Glavna referentna elektroda koja se koristi je kalomelna elektroda (ECS). To, zajedno s radnom elektrodom, omogućuje utvrđivanje razlike potencijala ΔE, budući da potencijal referentne elektrode ostaje konstantan tijekom mjerenja.

S druge strane, pomoćna elektroda je odgovorna za upravljanje opterećenjem koje prelazi na radnu elektrodu, kako bi se zadržala unutar prihvatljivih E vrijednosti. Nezavisna varijabla, razlika u primijenjenom potencijalu, je ona dobivena zbrojem potencijala radne i referentne elektrode.

vrsta

Gornja slika prikazuje graf E vs t, koji se također naziva potencijalni val za linearnu voltametriju.

Može se primijetiti da kako vrijeme prolazi, potencijal se povećava. Zauzvrat, ovaj pregled generira krivulju odgovora ili voltamperogram C vs E čiji će oblik biti sigmoidan. Doći će točka u kojoj, bez obzira na to koliko E raste, neće biti povećanja struje.

Iz ovog grafikona mogu se izvesti drugi tipovi voltametrije. Kako? Modificiranje potencijalnog vala E vs t pomoću naglih impulsa potencijala koji slijede određene obrasce. Svaki uzorak povezan je s tipom voltametrije i uključuje vlastitu teoriju i eksperimentalne uvjete.

Pulsna voltametrija

U ovoj vrsti voltametrije mogu se analizirati smjese dvaju ili više analita čije vrijednosti E1/2 Vrlo su blizu jedna drugoj. Dakle, analit s E1/2 0.04V može se identificirati u društvu drugog s E1/2 od 0.05V. Za vrijeme linearne voltametrije, razlika mora biti veća od 0,2 V.

Dakle, postoji veća osjetljivost i niže granice detekcije; to jest, analiti se mogu odrediti u vrlo niskim koncentracijama.

Potencijalni valovi mogu imati obrasce poput stepenica, strme stepenice i trokute. Potonji odgovara cikličkoj voltametrijskoj slici (CV za akronim na engleskom, prva slika).

U CV-u se potencijal E primjenjuje u smislu, pozitivnom ili negativnom, a zatim se pri određenoj vrijednosti E u vremenu t isti potencijal ponovno primjenjuje, ali u suprotnom smjeru. Prilikom proučavanja generiranih voltamograma, maksimumi otkrivaju prisutnost posrednika u kemijskoj reakciji.

Voltametrija ponovnog otpuštanja

To može biti anodnog ili katodnog tipa. Sastoji se od elektrolitičkog taloženja analita na živinoj elektrodi. Ako je analit metalni ion (kao što je Cd)2+), formirat će se amalgam; i ako je anion, (kao MoO42-) netopljiva živa.

Zatim se primjenjuju impulsi potencijala kako bi se odredila koncentracija i identitet elektrodoplastičnih vrsta. Tako se amalgam ponovno otapa, kao i soli žive.

aplikacije

-Voltammetrija anodne redolucije koristi se za određivanje koncentracije metala otopljenih u tekućini.

-Omogućava proučavanje kinetike procesa redoks ili adsorpcije, posebno kada su elektrode modificirane za detekciju određenog analita.

-Njegova teorijska osnova poslužila je za proizvodnju biosenzora. Njima se može odrediti prisutnost i koncentracija bioloških molekula, proteina, masti, šećera itd.

-Konačno, otkriva sudjelovanje posrednika u mehanizmima reakcije.

reference

  1. González M. (22. studenog 2010.). Va. Preuzeto s: quimica.laguia2000.com
  2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., i Vivó, M ... (2002). Elektrokemijska analiza Journal of Biological Diagnostics, 51 (1), 18-27. Oporavio se od scielo.isciii.es
  3. Kemija i znanost (18. srpnja 2011.) Va. Oporavio se od: laquimicaylaciencia.blogspot.com
  4. Quiroga A. (16. veljače 2017.). Ciklička voltametrija. Preuzeto s: chem.libretexts.org
  5. Samuel P. Kounaves. (N. D.). Voltametrijske tehnike. [PDF]. Sveučilište Tufts. Dobavljeno iz: brown.edu
  6. Dan R. & Underwood A. Kvantitativna analitička kemija (peti red.). PEARSON Prentice Hall.