แรงดันไฟฟ้าที่ประกอบไปด้วยประเภทและแอปพลิเคชัน

voltammetry เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ด้วยไฟฟ้าที่กำหนดข้อมูลของชนิดสารเคมีหรือ analyte จากกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของศักย์ไฟฟ้าที่ใช้ กล่าวคือศักยภาพ E (V) ที่ใช้และ time (t) เป็นตัวแปรอิสระ ในขณะที่ปัจจุบัน (A) ตัวแปรตาม.

สายพันธุ์เคมีของสามัญจะต้องมีปฏิกิริยา คุณหมายถึงอะไร หมายความว่าคุณต้องสูญเสีย (ออกซิไดซ์) หรือรับ (ลด) อิเล็กตรอน สำหรับปฏิกิริยาที่จะเริ่มต้นอิเล็กโทรดการทำงานจะต้องจัดหาศักยภาพที่จำเป็นที่กำหนดในเชิงทฤษฎีโดยสมการ Nernst.

ตัวอย่างของ voltammetry สามารถเห็นได้ในภาพด้านบน อิเล็กโทรดของภาพทำด้วยเส้นใยคาร์บอนซึ่งแช่อยู่ในตัวกลางการละลาย โดปามีนไม่ได้ถูกออกซิไดซ์โดยสร้างกลุ่มคาร์บอนิลสองกลุ่ม C = O (ด้านขวาของสมการทางเคมี) ยกเว้นว่ามีการใช้ศักย์ไฟฟ้าที่เหมาะสม.

นี่คือความสำเร็จโดยการกวาดล้างของ E ที่มีค่าที่แตกต่างกัน จำกัด ด้วยปัจจัยหลายอย่างเช่นการแก้ปัญหาไอออนที่มีอยู่อิเล็กโทรดเดียวกันและโดปามีน.

เมื่อได้ E ที่แตกต่างกันตามเวลาจะได้รับกราฟสองกราฟคือ E v t แรก (สามเหลี่ยมสีฟ้า) และที่สองคือคำตอบ C vs t (สีเหลือง) รูปแบบของมันเป็นคุณสมบัติในการกำหนดโดปามีนตามเงื่อนไขของการทดลอง.

ดัชนี

• 1 โวลแทมเมทรีคืออะไร??
  • 1.1 คลื่นโวลแทมเมทริก
  • 1.2 เครื่องมือวัด
• 2 ประเภท
  • 2.1 Pulse voltammetry
  • 2.2 แรงโน้มถ่วงของการสลายตัว
• 3 แอปพลิเคชัน
• 4 อ้างอิง

โวลแทมเมทรีคืออะไร??

Voltammetry ได้รับการพัฒนาด้วยการคิดค้นเทคนิคการสร้างภาพโพลารอยซ์โดย Jaroslav Heyrovsky ทางเคมีในปี 1922 ในนั้นปรอทปล่อยอิเล็กโทรด (EGM) จะต่ออายุอย่างต่อเนื่องและขั้ว.

การวิเคราะห์ข้อบกพร่องของวิธีนี้ในเวลานั้นได้รับการแก้ไขด้วยการใช้งานและการออกแบบของไมโครอิเล็กโทรดอื่น ๆ สิ่งเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมากในด้านวัสดุตั้งแต่ถ่านหินโลหะมีตระกูลเพชรและโพลีเมอร์ไปจนถึงการออกแบบดิสก์ทรงกระบอกแผ่นชีท และในวิธีที่พวกเขาโต้ตอบกับการละลาย: เครื่องเขียนหรือแบบหมุน.

รายละเอียดทั้งหมดเหล่านี้มีจุดประสงค์เพื่อสนับสนุนขั้วของอิเล็กโทรดซึ่งทำให้เกิดการสลายตัวของกระแสที่บันทึกไว้ซึ่งเรียกว่ากระแส จำกัด (i₁) นี่เป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของ analyte และกำลังครึ่งหนึ่งของ E (E_1/2) ถึงครึ่งหนึ่งของกระแสที่กล่าวมา (i_1/2) เป็นลักษณะของสายพันธุ์.

จากนั้นกำหนดค่าของ E_1/2 ในเส้นโค้งที่กระแสที่ได้จากการแปรผันของ E เรียกว่า voltammogram, สามารถระบุสถานะของ analyte ได้ นั่นคือแต่ละ analyte ตามเงื่อนไขของการทดสอบจะมีค่าเป็น E_1/2.

คลื่นโวลแทมเมทริก

ในโวลแทมเมทรีเราทำงานกับกราฟจำนวนมาก สิ่งแรกคือเส้นโค้ง E กับ t ซึ่งอนุญาตให้ติดตามความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นที่ใช้เป็นฟังก์ชันของเวลา.

แต่ในเวลาเดียวกันวงจรไฟฟ้าจะบันทึกค่า C ที่ผลิตโดย analyte เมื่อสูญเสียหรือดึงดูดอิเล็กตรอนในบริเวณใกล้เคียงของอิเล็กโทรด.

เนื่องจากอิเล็กโทรดเป็นโพลาไรซ์ analyte ที่น้อยลงจึงสามารถแพร่กระจายออกจากแกนกลางของสารละลายได้ ตัวอย่างเช่นหากอิเล็กโทรดมีประจุเป็นบวกสปีชีส์ X^- จะดึงดูดให้มันและจะถูกนำไปหามันโดยการดึงดูดไฟฟ้าสถิตเพียง.

แต่ X^- คุณไม่ได้อยู่คนเดียว: มีไอออนอื่นในสภาพแวดล้อมของคุณ แคทไอออนบางชนิด⁺ พวกเขาสามารถขัดขวางเส้นทางของพวกเขาไปยังอิเล็กโทรดได้โดยใส่ไว้ใน "กลุ่ม" ของประจุบวก; และในทำนองเดียวกันประจุลบ N^- สามารถพันรอบขั้วไฟฟ้าและป้องกัน X^- มาหาเขา.

ผลรวมของปรากฏการณ์ทางกายภาพเหล่านี้ทำให้กระแสไฟฟ้าหายไปและสิ่งนี้ถูกสังเกตเห็นในรูปโค้ง C vs E และรูปร่างคล้ายกับของ S เรียกว่ารูปแบบ sigmoid ส่วนโค้งนี้เรียกว่าคลื่นโวลแทมเมทริก.

การประพันธ์ดนตรี

เครื่องมือวัดแรงดันไฟฟ้าจะแตกต่างกันไปตาม analyte ตัวทำละลายชนิดของอิเล็กโทรดและการใช้งาน แต่ส่วนใหญ่ของพวกเขาจะขึ้นอยู่กับระบบประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าสาม: หนึ่งทำงาน (1), เสริม (2) และอ้างอิง (3).

อิเล็กโทรดอ้างอิงหลักที่ใช้คืออิเลคโทร Calomel (ECS) เมื่อรวมกับอิเล็กโทรดที่ใช้งานแล้วจะช่วยให้สามารถสร้างความแตกต่างได้ potentialE เนื่องจากศักยภาพของอิเล็กโทรดอ้างอิงคงที่ในระหว่างการวัด.

ในอีกทางหนึ่งอิเล็กโทรดช่วยรับผิดชอบในการควบคุมโหลดที่ผ่านไปยังอิเล็กโทรดการทำงานเพื่อให้มันอยู่ในค่า E ที่ยอมรับได้ ตัวแปรอิสระความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าที่ใช้คือผลรวมของศักย์ไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้าทำงานและขั้วอ้างอิง.

ชนิด

ภาพด้านบนแสดงกราฟ E และ t หรือที่เรียกว่าคลื่นที่เป็นไปได้สำหรับแรงโน้มถ่วงเชิงเส้น.

เป็นที่สังเกตได้ว่าเมื่อเวลาผ่านไป ในทางกลับกันการกวาดนี้สร้างเส้นโค้งการตอบสนองหรือ voltamperogram C เทียบกับ E ซึ่งรูปร่างจะเป็น sigmoid จะมาถึงจุดที่ไม่ว่า E จะเพิ่มขึ้นเท่าใดจะไม่มีการเพิ่มขึ้นในปัจจุบัน.

จากกราฟนี้ voltammetry ประเภทอื่น ๆ สามารถอนุมานได้ อย่างไร? การปรับเปลี่ยนคลื่นที่อาจเกิดขึ้น E vs t โดยใช้พัลส์อย่างฉับพลันของศักยภาพตามรูปแบบ แต่ละรูปแบบมีความสัมพันธ์กับประเภทของแรงดันไฟฟ้าและรวมถึงทฤษฎีของตัวเองและเงื่อนไขการทดลอง.

ชีพจรแรงดันไฟฟ้า

ในโวลแทมเมทรีประเภทนี้สามารถวิเคราะห์ส่วนผสมของสอง analytes ที่มีค่า E_1/2 พวกเขาอยู่ใกล้กันมาก ดังนั้นการวิเคราะห์ด้วย E_1/2 0.04V สามารถระบุได้ใน บริษัท อื่นด้วย E_1/2 ของ 0.05V ในขณะที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าเชิงเส้นกวาดความแตกต่างจะต้องมากกว่า 0.2V.

ดังนั้นจึงมีความไวสูงและลดขีด จำกัด การตรวจจับ นั่นคือ analytes สามารถพิจารณาได้ที่ความเข้มข้นต่ำมาก.

คลื่นที่เป็นไปได้อาจมีลวดลายเหมือนบันไดบันไดสูงชันและสามเหลี่ยม หลังสอดคล้องกับ voltammetry เป็นวงกลม (CV สำหรับตัวย่อเป็นภาษาอังกฤษภาพแรก).

ใน CV มีการใช้ E ที่มีศักยภาพในแง่บวกหรือลบจากนั้นเมื่อถึงค่าหนึ่งของ E ในเวลา t ศักยภาพเดียวกันจะถูกนำมาใช้อีกครั้ง แต่ในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อศึกษาโวลแทมป์แกรมที่สร้างขึ้นค่าสูงสุดจะเปิดเผยการมีอยู่ของตัวกลางในปฏิกิริยาทางเคมี.

แรงโน้มถ่วงของการสลายตัวใหม่

นี่อาจเป็นประเภทขั้วบวกหรือแคโทด ประกอบด้วยตำแหน่งอิเล็กโทรดของ analyte บนขั้วปรอท ถ้า analyte เป็นโลหะไอออน (เช่น Cd)²⁺) การรวมกันจะเกิดขึ้น; และถ้าเป็นประจุลบ (เช่น MoO₄^2-) เกลือปรอทที่ไม่ละลายน้ำ.

จากนั้นพัลส์ของศักย์จะถูกนำไปใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นและเอกลักษณ์ของสายพันธุ์ electrodeposited ดังนั้นมัลกัมจะถูกละลายซ้ำอีกทั้งเกลือของปรอท.

การใช้งาน

-โวลแทมเมทรีของขั้วบวกการสลายตัวถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบความเข้มข้นของโลหะที่ละลายในของเหลว.

-มันช่วยให้ศึกษาจลน์ศาสตร์ของกระบวนการรีดอกซ์หรือกระบวนการดูดซับโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการดัดแปลงขั้วไฟฟ้าเพื่อตรวจหาสารเฉพาะ.

-พื้นฐานทางทฤษฎีได้ทำหน้าที่สำหรับการผลิตไบโอเซนเซอร์ ด้วยสิ่งเหล่านี้การปรากฏตัวและความเข้มข้นของโมเลกุลทางชีวภาพโปรตีนไขมันน้ำตาลและอื่น ๆ สามารถตรวจสอบได้.

-ในที่สุดมันจะตรวจจับการมีส่วนร่วมของคนกลางในกลไกการเกิดปฏิกิริยา.

การอ้างอิง

1. González M. (22 พฤศจิกายน 2010) Voltammetry สืบค้นจาก: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S. , Soria, E. , & Vivó, M. .. (2002) การวิเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้า วารสารการวินิจฉัยทางชีวภาพ, 51 (1), 18-27 กู้คืนจาก scielo.isciii.es
3. เคมีและวิทยาศาสตร์ (18 กรกฎาคม 2554) Voltammetry กู้คืนจาก: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Quiroga A. (16 กุมภาพันธ์ 2017) วงจรโวลแทมเมทรี ดึงมาจาก: chem.libretexts.org
5. ซามูเอลพี. คูนาเวส ( N.d. ) เทคนิค Voltammetric [PDF] มหาวิทยาลัยทัฟส์ สืบค้นจาก: brown.edu
6. วันอาร์ & อันเดอร์วู้ด. เคมีเชิงวิเคราะห์เชิงปริมาณ (ฉบับที่ห้า) PEARSON Prentice Hall.