Voltametría y Amperometría
La voltametría y la amperometría miden la corriente producida cuando un analito se oxida o reduce en un electrodo para identificar y cuantificar especies electroactivas.
Definition
La voltametría y la amperometría son métodos electroanalíticos que registran la corriente resultante de la oxidación o reducción de un analito en un electrodo en función de, o a un potencial aplicado fijo, relacionando esa corriente con la concentración del analito.
Scope
Este tema abarca las técnicas de potencial controlado: polarografía y sus variantes de pulso, voltametría de barrido lineal y cíclico, voltametría hidrodinámica, análisis de redisolución y detección amperométrica en estado estacionario. Trata la celda de tres electrodos, la forma y el origen de las curvas corriente-potencial, las corrientes limitadas por difusión y el uso de la preconcentración en los métodos de redisolución para alcanzar límites de detección muy bajos.
Core questions
- ¿Cómo identifica una curva corriente-potencial una especie electroactiva y mide su concentración?
- ¿Por qué la corriente límite es proporcional a la concentración en muchos métodos voltamétricos?
- ¿Cómo preconcentra la redisolución anódica los metales traza para reducir los límites de detección?
- ¿Cómo convierte la detección amperométrica un electrodo en un sensor selectivo?
Key theories
- Corriente limitada por difusión
- Cuando el potencial aplicado es suficiente para que el analito reaccione tan rápido como llega, la corriente está limitada por la difusión al electrodo y se vuelve proporcional a la concentración del analito; esta proporcionalidad, capturada por relaciones como las ecuaciones de Cottrell y Levich, hace que la voltametría sea cuantitativa.
- Polarografía con electrodo de gota de mercurio
- El electrodo de gota de mercurio de Heyrovský produce ondas corriente-potencial reproducibles cuyo potencial de media onda identifica una especie y cuya altura de onda mide su concentración, sentando las bases de la familia de métodos voltamétricos.
Mechanisms
En una celda de tres electrodos, un potenciostato aplica un potencial controlado a un electrodo de trabajo y mide la corriente resultante, mientras que un electrodo de referencia fija la escala de potencial. A medida que el potencial se barre o se escalona, un analito electroactivo se oxida o se reduce, produciendo una corriente que aumenta hasta una meseta o pico controlado por difusión, cuya posición identifica la especie y cuya magnitud mide la concentración. Los métodos de redisolución primero depositan el analito en el electrodo y luego lo redisuelven, amplificando la señal para la determinación de trazas.
Clinical relevance
Los métodos amperométricos y voltamétricos impulsan los biosensores de glucosa y otros biosensores enzimáticos, los sensores de oxígeno y los detectores electroquímicos en cromatografía líquida, mientras que la voltametría de redisolución proporciona un análisis sensible de trazas de metales para muestras ambientales y clínicas.
History
La voltametría comenzó con la invención de la polarografía por Heyrovský en 1922, utilizando el electrodo de gota de mercurio, reconocida con el Premio Nobel. Desarrollos posteriores —polarografía de pulso, voltametría cíclica, hidrodinámica de disco giratorio, preconcentración por redisolución y microelectrodos— ampliaron la sensibilidad y extendieron la técnica al estudio mecanístico y la detección.
Key figures
- Jaroslav Heyrovský
- Allen J. Bard
- Veniamin Levich
Related topics
Seminal works
- heyrovsky1922
- bard2001
- skoog2017
Frequently asked questions
- ¿Cuál es la diferencia entre voltametría y amperometría?
- La voltametría registra la corriente mientras el potencial varía, produciendo una curva corriente-potencial, mientras que la amperometría mantiene el potencial fijo y monitorea la corriente a lo largo del tiempo, lo que es adecuado para la detección y el sensado continuos.
- ¿Por qué la voltametría de redisolución es tan sensible?
- Primero deposita y concentra el analito en el electrodo durante un tiempo controlado, luego mide la corriente a medida que ese material acumulado se redisuelve, por lo que incluso las concentraciones traza dan una señal grande y medible.