Волтаметрия, от която се състои, видове и приложения



на волтамерия е електроаналитична техника, която определя информация за химичен вид или аналит от електрическите токове, генерирани от вариацията на приложен потенциал. Тоест, прилаганият потенциал E (V) и времето (t), са независимите променливи; докато токът (А), зависимата променлива.

Химическите видове обикновени трябва да бъдат електроактивни. Какво искаш да кажеш? Това означава, че трябва да загубите (окислявате) или да спечелите (намалите) електроните. За да започне реакцията, работният електрод трябва да осигури необходимия потенциал, определен теоретично от уравнението на Nernst.

Пример за волтаметрия може да се види на изображението по-горе. Електродът на изображението е направен с въглеродни влакна, които са потопени в разтварящата среда. Допаминът не се окислява, образувайки две карбонилни групи C = O (дясната страна на химичното уравнение), освен ако не се приложи подходящия потенциал..

Това се постига чрез извършване на преместване на Е с различни стойности, ограничени от много фактори като разтвора, присъстващите йони, същия електрод и допамин..

Чрез промяна на Е с времето се получават две графики: първата E vt (синия триъгълник), а втората, отговорът C срещу t (жълт). Неговите форми са характерни за определяне на допамин при условията на експеримента.

индекс

  • 1 Какво е волтаметрия??
    • 1.1 Волтаметрична вълна
    • 1.2
  • 2 вида
    • 2.1 Импулсна волтаметрия
    • 2.2 Волтаметрия на повторното разтваряне
  • 3 Приложения
  • 4 Препратки

Какво е волтаметрия??

Волтаметрията е разработена благодарение на изобретението на техниката на полярографията от Нобеловата награда за химия от 1922 г. Ярослав Хейровски. В него постоянно се обновява и поляризира ртутният електрод (EGM).

Аналитичните недостатъци на този метод по това време бяха решени с използването и проектирането на други микроелектроди. Те се различават значително в материала, от въглища, благородни метали, диаманти и полимери, до техния дизайн, дискове, цилиндри, листове; и също така по начина, по който те взаимодействат с разтварянето: стационарни или ротационни.

Всички тези детайли са предназначени да благоприятстват поляризацията на електрода, което причинява затихване на записания ток, известен като граничен ток (i)1). Това е пропорционално на концентрацията на аналита и половината от мощността E (E1/2) да достигне половината от споменатия ток (i1/2) е характерен за вида.

След това се определят стойностите на Е1/2 в кривата, където се нанася тока, получен с изменението на Е, се нарича voltammogram, Наличието на аналит може да бъде идентифицирано. Това означава, че всеки аналит, имайки предвид условията на експеримента, ще има своя собствена стойност на Е1/2.

Волтаметрична вълна

В волтаметрията работим с много графики. Първата е кривата E vs t, която позволява да се следят потенциалните разлики, прилагани като функция на времето.

Но в същото време електрическата верига регистрира стойностите на С, произведени от аналита при загуба или получаване на електрони в близост до електрода.

Тъй като електродът е поляризиран, по-малко аналит може да дифундира от ядрото на разтвора към него. Например, ако електродът има положителен заряд, вид X- ще бъде привлечен от нея и ще бъде насочена към нея чрез просто електростатично привличане.

Но X- не сте сами: има други йони, присъстващи във вашата среда. Някои катиони М+ те могат да възпрепятстват пътя им към електрода, като го затворят в "купове" на положителни заряди; и също така аниони N- може да се навие около електрода и да се предотврати X- ела при него.

Сборът от тези физични явления причинява загуба на ток и това се наблюдава в кривата C срещу E и неговата форма е подобна на тази на S, наречена сигмоидна форма. Тази крива е известна като волтаметрична вълна.

инструментация

Апаратурата за волтаметрия варира в зависимост от аналита, разтворителя, вида на електрода и приложението. Но по-голямата част от тях са базирани на система, състояща се от три електрода: един работен (1), спомагателен (2) и еталонният (3).

Основният референтен електрод, който се използва, е каломел електрод (ECS). Това, заедно с работния електрод, позволява да се установи разлика в потенциала ΔЕ, тъй като потенциалът на референтния електрод остава постоянен по време на измерванията.

От друга страна, спомагателният електрод е отговорен за контролиране на товара, който преминава към работния електрод, за да го поддържа в приемливите Е стойности. Независимата променлива, разликата в използвания потенциал, е тази, получена от сумата на потенциалите на работния и референтния електроди.

тип

Горното изображение показва графика E vs t, наричана също така потенциална вълна за линейна волтаметрия.

Може да се наблюдава, че с течение на времето потенциалът се увеличава. На свой ред, това почистване генерира крива на отговор или волтаперограма C срещу E, чиято форма ще бъде сигмоидна. Ще настъпи момент, в който без значение колко се увеличава, няма да има увеличение на тока.

От тази графика могат да бъдат изведени други видове волтаметрия. Как? Модифициране на потенциалната вълна E срещу t чрез внезапни импулси на потенциал, следващи определени модели. Всеки модел е свързан с тип волтаметрия и включва собствена теория и експериментални условия.

Импулсна волтаметрия

В този тип волтаметрия могат да бъдат анализирани смеси от два или повече аналити, чиито стойности на Е1/2 Те са много близо един до друг. И така, аналит с Е1/2 0.04V може да бъде идентифициран в компанията на друга с E1/2 от 0.05V. Докато при линейна волтаметрия на размаха, разликата трябва да бъде по-голяма от 0.2V.

Следователно има по-висока чувствителност и по-ниски граници на откриване; аналитите могат да се определят при много ниски концентрации.

Потенциалните вълни могат да имат подобни на стълби шарки, стръмни стълби и триъгълници. Последното съответства на цикличната волтаметрия (автобиография за акронима на английски, първо изображение).

В CV потенциалът E се прилага в известен смисъл, положителен или отрицателен, а след това при определена стойност на E в момент t се прилага отново същия потенциал, но в обратна посока. При изследване на генерираните волтамограми, максимумите разкриват присъствието на посредници в химическа реакция.

Волтаметрия на повторното разтваряне

Това може да бъде от аноден или катоден тип. Състои се от електроосаждане на аналита върху живачен електрод. Ако аналитът е метален йон (като Cd)2+), ще се образува амалгама; и ако е анион, (като MoO42-) неразтворима живачна сол.

След това се прилагат импулси на потенциали, за да се определи концентрацията и идентичността на електроосаждените видове. Така амалгамата се разтваря отново, както и живачните соли.

приложения

-Волтаметрията на анодното разтваряне се използва за определяне на концентрацията на метали, разтворени в течност.

-Тя позволява изучаване на кинетиката на окислително-редукционните или адсорбционни процеси, особено когато електродите са модифицирани за откриване на специфичен аналит..

-Неговата теоретична основа служи за производството на биосензори. При тях може да се определи наличието и концентрацията на биологични молекули, протеини, мазнини, захари и др.

-И накрая, тя открива участието на посредници в механизмите за реакция.

препратки

  1. González M. (22 ноември 2010 г.). Волтамерия. Изтеглено от: quimica.laguia2000.com
  2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M ... (2002). Електрохимичен анализ Journal of Biological Diagnostics, 51 (1), 18-27. Възстановен от scielo.isciii.es
  3. Химия и наука (18 юли 2011 г.). Волтамерия. Възстановен от: laquimicaylaciencia.blogspot.com
  4. Quiroga A. (16 февруари 2017 г.). Циклична волтаметрия. Изтеглено от: chem.libretexts.org
  5. Самуел П. Кунавес. (Н.О.). Волтаметрични техники. [PDF]. Университет Тафтс. Изтеглено от: brown.edu
  6. Ден R. & Underwood A. Количествена аналитична химия (пето издание). PEARSON Prentice Hall.