Voltammetry bao gồm những gì, loại và ứng dụng



các vôn kế là một kỹ thuật điện quang xác định thông tin của một loại hóa chất hoặc chất phân tích từ các dòng điện được tạo ra bởi sự biến đổi của một điện thế ứng dụng. Điều đó có nghĩa là, E (V) tiềm năng được áp dụng và thời gian (t) là các biến độc lập; trong khi hiện tại (A), biến phụ thuộc.

Các loài hóa học thông thường phải là điện động. Ý bạn là gì Nó có nghĩa là bạn phải mất (oxy hóa) hoặc thu được (giảm) điện tử. Để phản ứng bắt đầu, điện cực làm việc phải cung cấp tiềm năng cần thiết được xác định theo lý thuyết bằng phương trình Nernst.

Một ví dụ về vôn kế có thể được nhìn thấy trong hình trên. Điện cực của hình ảnh được làm bằng sợi carbon, được ngâm trong môi trường hòa tan. Dopamine không bị oxy hóa, tạo thành hai nhóm carbonyl C = O (bên phải của phương trình hóa học) trừ khi áp dụng tiềm năng thích hợp.

Điều này đạt được bằng cách thực hiện quét E với các giá trị khác nhau, bị giới hạn bởi nhiều yếu tố như dung dịch, các ion có mặt, cùng điện cực và dopamine.

Bằng cách thay đổi E theo thời gian, hai biểu đồ thu được: E v t đầu tiên (tam giác màu xanh) và thứ hai, câu trả lời C vs t (màu vàng). Các dạng của nó là đặc trưng để xác định dopamine ở điều kiện thí nghiệm.

Chỉ số

  • 1 Vôn kế là gì??
    • 1.1 Sóng Voltammetric
    • 1.2 Thiết bị đo
  • 2 loại
    • 2.1 Vôn kế xung
    • 2.2 Voltammetry của tái phân phối
  • 3 ứng dụng
  • 4 tài liệu tham khảo

Vôn kế là gì??

Voltammetry được phát triển nhờ phát minh ra kỹ thuật phân cực bằng giải thưởng Nobel năm 1922 về hóa học, Jaroslav Heyrovsky. Trong đó, điện cực thả thủy ngân (EGM) liên tục được đổi mới và phân cực.

Các thiếu sót phân tích của phương pháp này tại thời điểm đó đã được giải quyết với việc sử dụng và thiết kế các vi điện cực khác. Chúng khác nhau rất nhiều về vật liệu, từ than đá, kim loại quý, kim cương và polyme, đến thiết kế, đĩa, hình trụ, tấm; và cũng, theo cách họ tương tác với sự hòa tan: đứng yên hoặc quay.

Tất cả các chi tiết này nhằm ủng hộ sự phân cực của điện cực, gây ra sự phân rã của dòng điện được ghi là dòng giới hạn (i1). Điều này tỷ lệ thuận với nồng độ của chất phân tích và một nửa công suất E (E1/2) để đạt được một nửa số hiện tại đã nói (i1/2) là đặc điểm của loài.

Sau đó, xác định các giá trị của E1/2 trong đường cong nơi dòng điện thu được với biến thể của E được vẽ, được gọi là đo điện áp, Sự hiện diện của một chất phân tích có thể được xác định. Nghĩa là, mỗi chất phân tích, với các điều kiện của thí nghiệm, sẽ có giá trị E riêng.1/2.

Sóng Voltammetric

Trong voltammetry chúng tôi làm việc với nhiều đồ thị. Cái đầu tiên là đường cong E vs t, cho phép theo dõi sự khác biệt tiềm năng được áp dụng như là một hàm của thời gian.

Nhưng đồng thời, mạch điện đăng ký các giá trị C do chất phân tích tạo ra khi mất hoặc thu được các electron ở vùng lân cận của điện cực.

Bởi vì điện cực được phân cực, ít chất phân tích có thể khuếch tán từ lõi của dung dịch đến nó. Ví dụ, nếu điện cực có điện tích dương, loài X- sẽ bị thu hút bởi nó và sẽ được hướng về phía nó bởi sức hút tĩnh điện đơn thuần.

Nhưng X- bạn không đơn độc: có những ion khác trong môi trường của bạn. Một số cation M+ họ có thể cản trở đường đi tới điện cực bằng cách đặt nó trong "cụm" điện tích dương; và tương tự, anion N- có thể được quấn quanh điện cực và ngăn X- đến với anh ấy.

Tổng của các hiện tượng vật lý này làm cho dòng điện bị mất và điều này được quan sát trong đường cong C so với E và hình dạng của nó tương tự như hình dạng S, được gọi là dạng sigmoid. Đường cong này được gọi là sóng vôn kế.

Thiết bị đo đạc

Các thiết bị của vôn kế thay đổi tùy theo chất phân tích, dung môi, loại điện cực và ứng dụng. Nhưng, phần lớn trong số chúng dựa trên một hệ thống bao gồm ba điện cực: một làm việc (1), phụ trợ (2) và tham chiếu (3).

Điện cực tham chiếu chính được sử dụng là điện cực calomel (ECS). Điều này, kết hợp với điện cực làm việc, cho phép tạo ra sự khác biệt tiềm năng ΔE, vì tiềm năng của điện cực tham chiếu không đổi trong các phép đo.

Mặt khác, điện cực phụ có nhiệm vụ kiểm soát tải truyền đến điện cực làm việc, để giữ nó trong các giá trị E chấp nhận được. Biến độc lập, sự khác biệt trong điện thế ứng dụng, là giá trị thu được bằng tổng điện thế của các điện cực làm việc và tham chiếu.

Các loại

Hình trên cho thấy một đồ thị E vs t, còn được gọi là sóng tiềm năng cho một vôn kế quét tuyến tính.

Có thể quan sát thấy rằng khi thời gian trôi qua, tiềm năng tăng lên. Đổi lại, quá trình quét này tạo ra đường cong phản ứng hoặc vôn kế C vs E có hình dạng sẽ là sigmoid. Sẽ đến một điểm, cho dù E tăng bao nhiêu, sẽ không có sự gia tăng nào trong hiện tại.

Từ biểu đồ này, các loại vôn kế khác có thể được suy ra. Thế nào? Sửa đổi sóng tiềm năng E vs t bằng các xung tiềm năng đột ngột theo các mẫu nhất định. Mỗi mẫu được liên kết với một loại vôn kế, và bao gồm lý thuyết và điều kiện thí nghiệm riêng của nó.

Vôn kế xung

Trong loại vôn kế này có thể được phân tích hỗn hợp của hai hoặc nhiều chất phân tích có giá trị E1/2 Họ rất thân với nhau. Vì vậy, một chất phân tích với E1/2 0,04V có thể được xác định trong công ty của người khác với E1/2 0,05V. Trong khi ở vôn kế quét tuyến tính, chênh lệch phải lớn hơn 0,2V.

Do đó, có độ nhạy cao hơn và giới hạn phát hiện thấp hơn; đó là, chất phân tích có thể được xác định ở nồng độ rất thấp.

Sóng tiềm năng có thể có các mẫu giống như cầu thang, cầu thang dốc và hình tam giác. Cái sau tương ứng với vôn kế tuần hoàn (CV cho từ viết tắt bằng tiếng Anh, hình ảnh đầu tiên).

Trong CV, E tiềm năng được áp dụng theo nghĩa, tích cực hoặc tiêu cực, và sau đó, tại một giá trị nhất định của E trong thời gian t, cùng một tiềm năng được áp dụng lại nhưng theo hướng ngược lại. Khi nghiên cứu các vôn kế được tạo ra, cực đại cho thấy sự hiện diện của các chất trung gian trong phản ứng hóa học.

Voltammetry của tái phân phối

Đây có thể là loại anodic hoặc cathodic. Nó bao gồm sự định vị điện cực của chất phân tích trên điện cực thủy ngân. Nếu chất phân tích là ion kim loại (như Cd)2+), một hỗn hống sẽ được hình thành; và nếu đó là một anion, (như MoO42-) một loại muối thủy ngân không hòa tan.

Sau đó, các xung của các tiềm năng được áp dụng để xác định nồng độ và bản sắc của các loài bị nhiễm điện. Do đó, hỗn hống được hòa tan, cũng như muối thủy ngân.

Ứng dụng

-Voltammetry của phản ứng phân giải anốt được sử dụng để xác định nồng độ kim loại hòa tan trong chất lỏng.

-Nó cho phép nghiên cứu động học của quá trình oxi hóa khử hoặc hấp phụ, đặc biệt là khi các điện cực được sửa đổi để phát hiện một chất phân tích cụ thể.

-Cơ sở lý thuyết của nó đã phục vụ cho việc sản xuất cảm biến sinh học. Với những điều này, sự hiện diện và nồng độ của các phân tử sinh học, protein, chất béo, đường, vv có thể được xác định.

-Cuối cùng, nó phát hiện sự tham gia của các trung gian trong các cơ chế phản ứng.

Tài liệu tham khảo

  1. González M. (ngày 22 tháng 11 năm 2010). Vôn kế Lấy từ: quimica.laguia2000.com
  2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M ... (2002). Phân tích điện hóa Tạp chí chẩn đoán sinh học, 51 (1), 18-27. Được phục hồi từ scielo.isciii.es
  3. Hóa học và khoa học (Ngày 18 tháng 7 năm 2011). Vôn kế Phục hồi từ: laquimicaylaciencia.blogspot.com
  4. Quiroga A. (ngày 16 tháng 2 năm 2017). Voltammetry tuần hoàn. Lấy từ: chem.libretexts.org
  5. Samuel P. Kounaves. (s.f.). Kỹ thuật Voltammetric. [PDF] Đại học Tufts. Lấy từ: brown.edu
  6. Ngày R. & Underwood A. Hóa học phân tích định lượng (tái bản lần thứ năm). Hội trường Prentice PEARSON.