VOLTAMMETRIJA: KAS JĄ SUDARO, TIPAI IR PROGRAMOS - CHEMIJA - 2025

Voltamperometrija yra Elektroanalitiniai technika, nustato informacijos apie cheminių ar analitės nuo elektros srovės sukurtas pagal taikomąjį potencialių rūšies variacijos. Tai yra, pritaikytasis potencialas E (V) ir laikas (t) yra nepriklausomi kintamieji; o srovė (A) - priklausomas kintamasis.

Paprastai cheminės rūšys turi būti elektroaktyvios. Ką tai reiškia? Tai reiškia, kad jis turi prarasti (oksiduotis) arba įgyti (sumažinti) elektronus. Kad reakcija prasidėtų, darbinis elektrodas turi tiekti reikiamą potencialą, kurį teoriškai nustato Nernsto lygtis.

Šaltinis: Trina36, iš „Wikimedia Commons“

Voltammetrijos pavyzdį galima pamatyti aukščiau esančiame paveikslėlyje. Nuotraukoje elektrodas pagamintas iš anglies pluošto, kuris yra panardinamas į tirpinimo terpę. Dopaminas neoksiduoja, sudarydamas dvi karbonilo grupes C = O (dešinė cheminės lygties pusė), nebent būtų panaudotas tinkamas potencialas.

Tai atliekama nuskaitant E su skirtingomis vertėmis, kurias riboja daugybė faktorių, tokių kaip tirpalas, esantys jonai, pats elektrodas ir dopaminas.

Kintant E laikui bėgant, gaunami du grafikai: pirmasis E vt (mėlynas trikampis), o antrasis - atsakas C vs t (geltona). Jų formos yra būdingos nustatant dopaminą eksperimento sąlygomis.

Kas yra voltammetrija?

Voltamometrija buvo sukurta dėka 1922 m. Nobelio chemijos premijos laureato Jaroslavo Heyrovskio išrastos poliografijos technikos. Jame gyvsidabrio lašo (EGM) elektrodas yra nuolat atnaujinamas ir poliarizuojamas.

Tuo metu šio metodo analitiniai trūkumai buvo pašalinti naudojant ir projektuojant kitus mikroelektrodus. Jų medžiaga labai skiriasi - nuo anglies, tauriųjų metalų, deimantų ir polimerų iki konstrukcijos, diskų, cilindrų, lakštų; taip pat tuo, kaip jie sąveikauja su sprendimu: nejudantys ar besisukantys.

Visos šios detalės yra skirtos skatinti elektrodo poliarizaciją, kuri sukelia registruotosios srovės, vadinamos ribine srove (i ₁ ), mažėjimą . Tai proporcinga analitės koncentracijai, o pusei galios E (E _1/2 ) pasiekti pusei minėtos srovės (i _1/2 ) būdinga rūšiai.

Tada, nustatant E _1/2 vertes kreivėje, kurioje nubrėžta srovė, gauta su E variacija, vadinama voltamperograma, galima nustatyti analitės buvimą. Tai yra, kiekviena analitė, atsižvelgiant į eksperimento sąlygas, turės savo vertę E _1/2 .

Voltammetrinė banga

Voltammetrijoje dirbate su daugybe grafikų. Pirmasis iš jų yra E vs t kreivė, leidžianti sekti taikomus potencialų skirtumus kaip laiko funkciją.

Bet tuo pačiu metu elektros grandinė registruoja analitės sukuriamas C vertes, prarasdamas ar įgaudamas elektronus šalia elektrodo.

Kadangi elektrodas yra poliarizuotas, mažiau analitės gali difuzuoti iš tirpalo į jį. Pvz., Jei elektrodas yra teigiamai įkrautas, rūšis X ^- bus pritraukta prie jo ir bus nukreipta į jį vien tik elektrostatiniu traukos būdu.

Bet X ^- tu ne vienas: tavo aplinkoje yra ir kitų jonų. Kai kurie M ⁺ katijonai gali patekti į elektrodą, uždengdami jį teigiamų krūvių „spiečiais“; ir taip pat, N ^- anijonai gali gaudyklė prie elektrodų ir užkirsti kelią X ^{- nuo} jį pasiekti.

Dėl šių fizikinių reiškinių prarandama srovė, ir tai pastebima C ir E kreivėje ir jos forma panaši į S, vadinamos sigmoidine forma. Ši kreivė yra žinoma kaip voltammetrinė banga.

Instrumentuotė

Šaltinis: Stan J Klimas, iš „Wikimedia Commons“

Voltamometrijos prietaisai skiriasi priklausomai nuo analitės, tirpiklio, elektrodo tipo ir taikymo. Tačiau dauguma jų yra paremti sistema, sudaryta iš trijų elektrodų: darbinio (1), pagalbinio (2) ir etaloninio (3).

Pagrindinis naudojamas etaloninis elektrodas yra kalomelio elektrodas (ECS). Tai kartu su darbiniu elektrodu leidžia nustatyti potencialo skirtumą ΔE, nes matuojant etaloninio elektrodo potencialas išlieka pastovus.

Kita vertus, pagalbinis elektrodas yra atsakingas už krūvio, kuris patenka į darbinį elektrodą, valdymą, kad jis neviršytų priimtinų E verčių. Nepriklausomas kintamasis, pritaikytas potencialo skirtumas, yra tas, kuris gaunamas pridedant darbinio ir etaloninio elektrodų potencialus.

Tipai

Šaltinis: „domdomegg“, iš „Wikimedia Commons“

Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodytas E vs t diagrama, dar vadinama potencialia bangos forma tiesinei bangos voltamperimetrijai.

Galima pastebėti, kad laikui bėgant potencialas didėja. Savo ruožtu šis plovimas sukuria atsako kreivę arba voltamperogramą C prieš E, kurios forma bus sigmoidinė. Ateis laikas, kai nesvarbu, kiek E padidės, srovė nepadidės.

Iš šio grafiko galima nustatyti kitų tipų voltamperometriją. Kaip? Potencialios bangos E vs t modifikavimas staigiais potencialo impulsais pagal tam tikrus modelius. Kiekvienas modelis yra susijęs su voltamometrijos tipu ir apima savo teoriją bei eksperimentines sąlygas.

Impulsų voltamperometrija

Atliekant šio tipo voltamperometriją, galima analizuoti dviejų ar daugiau analitų, kurių E _1/2 vertės yra labai artimos viena kitai , mišinius . Taigi analizuojamąją medžiagą, kurios E _1/2 yra 0,04 V, galima identifikuoti kitoje įmonėje, kurios E _1/2 yra 0,05 V. Tuo tarpu tiesinės šluotos voltamperometrijos metu skirtumas turi būti didesnis nei 0,2 V.

Todėl yra didesnis jautrumas ir žemesnės aptikimo ribos; ty analitės gali būti nustatomos esant labai mažoms koncentracijoms.

Potencialų bangos gali turėti į laiptus panašius modelius, pasvirusius laiptus ir trikampius. Pastaroji atitinka ciklinę voltammetriją (CV jos santrumpa angliškai, pirmasis vaizdas).

CV CV potencialas taikomas viena kryptimi, teigiama arba neigiama, o tada, esant tam tikrai E vertei laike t, tas pats potencialas vėl taikomas, bet priešinga kryptimi. Tiriant generuojamas voltamperogramas, maksimumai atskleidžia tarpininkų buvimą cheminėje reakcijoje.

Ištirpinimo voltammetrija

Tai gali būti anodinis arba katodinis tipas. Jį sudaro analitės elektrinis nusodinimas ant gyvsidabrio elektrodo. Jei analitė yra metalo jonas (toks kaip Cd ²⁺ ), susidaro amalgama; o jei tai anijonas (pvz., MoO ₄ ^2– ) - netirpi gyvsidabrio druska.

Tada potencialų impulsai taikomi siekiant nustatyti elektrolitinių rūšių koncentraciją ir tapatumą. Taigi, amalgama yra ištirpinama, kaip ir gyvsidabrio druskos.

Programos

-Anodinė ištirpinimo voltamperometrija naudojama tirpių metalų koncentracijai skysčiuose nustatyti.

- Leidžia tirti redokso ar adsorbcijos procesų kinetiką, ypač kai elektrodai yra modifikuoti aptikti specifinę analitę.

- Jos teorinė bazė buvo naudojama biosensorių gamyboje. Jų pagalba galima nustatyti biologinių molekulių, baltymų, riebalų, cukraus ir kt. Buvimą ir koncentraciją.

- Galiausiai ji nustato tarpininkų dalyvavimą reakcijos mechanizmuose.

Nuorodos

1. González M. (2010 m. Lapkričio 22 d.). Voltammetrija. Atkurta iš: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M .. (2002). Elektrocheminė analizė. Biologinės diagnostikos žurnalas, 51 (1), 18–27. Atgauta iš scielo.isciii.es
3. Chemija ir mokslas. (2011 m. Liepos 18 d.). Voltammetrija. Atkurta iš: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Quiroga A. (2017 m. Vasario 16 d.). Ciklinė voltamperija. Atkurta iš: chem.libretexts.org
5. Samuelis P. Kounavesas. (sf). Voltamometriniai metodai. . Tufto universitetas. Atgauta iš: ruda.edu
6. Diena R. & Underwood A. Kiekybinė analitinė chemija (5-asis leidimas). „PEARSON“ Prentice salė.