ولتامتری و آمپرومتری
ولتامتری و آمپرومتری جریان تولید شده هنگام اکسیداسیون یا کاهش یک آنالیت در الکترود را اندازهگیری میکنند تا گونههای الکترواکتیو را شناسایی و کمیسازی کنند.
Definition
ولتامتری و آمپرومتری روشهای الکتروآنالیتیکی هستند که جریان ناشی از اکسیداسیون یا کاهش یک آنالیت در الکترود را به عنوان تابعی از، یا در یک پتانسیل اعمالی ثابت، ثبت میکنند و آن جریان را به غلظت آنالیت مرتبط میسازند.
Scope
این موضوع تکنیکهای پتانسیل کنترلشده را پوشش میدهد: پولاروگرافی و انواع پالسی آن، ولتامتری با جاروب خطی و چرخهای، ولتامتری هیدرودینامیک، آنالیز استریپینگ، و تشخیص آمپرومتری حالت پایدار. این مبحث به سلول سهالکترودی، شکل و منشأ منحنیهای جریان-پتانسیل، جریانهای محدود به انتشار، و استفاده از پیشتغلیظ در روشهای استریپینگ برای دستیابی به حد تشخیصهای بسیار پایین میپردازد.
Core questions
- چگونه یک منحنی جریان-پتانسیل یک گونه الکترواکتیو را شناسایی و غلظت آن را اندازهگیری میکند؟
- چرا جریان حدی در بسیاری از روشهای ولتامتری متناسب با غلظت است؟
- چگونه استریپینگ آندی فلزات کمیاب را برای کاهش حد تشخیص پیشتغلیظ میکند؟
- چگونه تشخیص آمپرومتری یک الکترود را به یک حسگر انتخابی تبدیل میکند؟
Key theories
- جریان محدود به انتشار
- هنگامی که پتانسیل اعمالی برای واکنش آنالیت به همان سرعتی که میرسد کافی باشد، جریان توسط انتشار به الکترود محدود میشود و متناسب با غلظت آنالیت میشود؛ این تناسب، که توسط روابطی مانند معادلات کاترل و لویچ بیان میشود، ولتامتری را کمی میکند.
- پولاروگرافی در الکترود جیوه چکنده
- الکترود جیوه چکنده هیروفسکی امواج جریان-پتانسیل قابل تکراری تولید میکند که پتانسیل نیمموج آنها یک گونه را شناسایی میکند و ارتفاع موج آنها غلظت آن را اندازهگیری میکند و خانواده روشهای ولتامتری را بنیان میگذارد.
Mechanisms
در یک سلول سهالکترودی، یک پتانسیواستات پتانسیل کنترلشدهای را به الکترود کار اعمال میکند و جریان حاصل را اندازهگیری میکند، در حالی که یک الکترود مرجع مقیاس پتانسیل را ثابت نگه میدارد. با جاروب یا پلهای کردن پتانسیل، یک آنالیت الکترواکتیو اکسید یا کاهش مییابد و جریانی تولید میکند که به یک فلات یا پیک کنترلشده با انتشار میرسد که موقعیت آن گونه را شناسایی میکند و بزرگی آن غلظت را اندازهگیری میکند. روشهای استریپینگ ابتدا آنالیت را روی الکترود رسوب میدهند، سپس آن را دوباره جدا میکنند و سیگنال را برای تعیین مقادیر ناچیز تقویت میکنند.
Clinical relevance
روشهای آمپرومتری و ولتامتری حسگرهای گلوکز و سایر بیوسنسورهای آنزیمی، حسگرهای اکسیژن، و آشکارسازهای الکتروشیمیایی در کروماتوگرافی مایع را تغذیه میکنند، در حالی که ولتامتری استریپینگ آنالیز حساس فلزات کمیاب را برای نمونههای محیطی و بالینی فراهم میکند.
History
ولتامتری با اختراع پولاروگرافی توسط هیروفسکی در سال ۱۹۲۲ با استفاده از الکترود جیوه چکنده آغاز شد که با جایزه نوبل به رسمیت شناخته شد. پیشرفتهای بعدی—پولاروگرافی پالسی، ولتامتری چرخهای، هیدرودینامیک دیسک چرخان، پیشتغلیظ استریپینگ، و میکروالکترودها—حساسیت را افزایش دادند و این تکنیک را به مطالعه مکانیسمی و حسگری گسترش دادند.
Key figures
- Jaroslav Heyrovský
- Allen J. Bard
- Veniamin Levich
Related topics
Seminal works
- heyrovsky1922
- bard2001
- skoog2017
Frequently asked questions
- تفاوت بین ولتامتری و آمپرومتری چیست؟
- ولتامتری جریان را در حالی که پتانسیل تغییر میکند ثبت میکند و یک منحنی جریان-پتانسیل تولید میکند، در حالی که آمپرومتری پتانسیل را ثابت نگه میدارد و جریان را در طول زمان نظارت میکند، که برای تشخیص و حسگری پیوسته مناسب است.
- چرا ولتامتری استریپینگ اینقدر حساس است؟
- این روش ابتدا آنالیت را در طول یک زمان کنترلشده روی الکترود رسوب داده و تغلیظ میکند، سپس جریان را در حین جدا شدن (استریپ شدن) آن ماده انباشته شده اندازهگیری میکند، بنابراین حتی غلظتهای ناچیز نیز سیگنال بزرگ و قابل اندازهگیری ایجاد میکنند.