इलेक्ट्रोएनालिटिकल तरीके
इलेक्ट्रोएनालिटिकल तरीके विश्लेष्यों की पहचान और सांद्रता निर्धारित करने के लिए इलेक्ट्रोड पर विद्युत मात्राओं—विभव, धारा, या आवेश—को मापते हैं।
Definition
इलेक्ट्रोएनालिटिकल तरीके विश्लेषणात्मक तकनीकें हैं जो एक इलेक्ट्रोड पर मापी गई विद्युत गुणधर्म—विभव, धारा, या संचित आवेश—को विलयन में एक विश्लेष्य की पहचान या सांद्रता से संबंधित करती हैं।
Scope
यह क्षेत्र इलेक्ट्रोकेमिकल माप पर आधारित विश्लेषणात्मक तरीकों को शामिल करता है: आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ पोटेंशियोमेट्री, वोल्टामेट्रिक और एम्पीरोमेट्रिक तकनीकें जो विभव के एक फलन के रूप में धारा को रिकॉर्ड करती हैं, और कूलमेट्रिक व इलेक्ट्रो-ग्रेविमेट्रिक तरीके जो आवेश या जमा द्रव्यमान को मापते हैं। यह विश्लेषणात्मक रूप से उपयोग किए जाने वाले सेल, इलेक्ट्रोड और सिग्नल संबंधों का वर्णन करता है; इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री के व्यापक ऊष्मागतिकी और गतिकी इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री उपक्षेत्र से संबंधित हैं।
Sub-topics
Core questions
- पोटेंशियोमेट्री में एक इलेक्ट्रोड विभव एक आयन की गतिविधि को कैसे रिपोर्ट करता है?
- एक धारा-विभव वक्र इलेक्ट्रोएक्टिव प्रजातियों की पहचान और मात्रा का निर्धारण कैसे करता है?
- मापा गया आवेश या जमा द्रव्यमान कब एक सीधा, अंशांकन-मुक्त परख देता है?
- एक माप में संदर्भ इलेक्ट्रोड और सहायक इलेक्ट्रोलाइट्स की क्या भूमिकाएँ होती हैं?
Key theories
- नेर्नस्ट समीकरण और पोटेंशियोमेट्री
- एक संकेतक इलेक्ट्रोड का विभव नेर्नस्ट समीकरण द्वारा व्यक्त की गई प्रजाति की गतिविधि पर लघुगणकीय रूप से निर्भर करता है; यह संबंध आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ पोटेंशियोमेट्रिक माप का आधार है, जिसमें सर्वव्यापी ग्लास pH इलेक्ट्रोड शामिल है।
- फैराडे धारा और इलेक्ट्रोलाइसिस
- जब एक विश्लेष्य एक इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकृत या अपचयित होता है, तो धारा और कुल आवेश प्रतिक्रिया करने वाली मात्रा से संबंधित होते हैं; फैराडे के नियम कूलमेट्री में आवेश को विश्लेष्य मात्रा का सीधा माप बनाते हैं, जबकि विसरण-सीमित धारा वोल्टामेट्री में सांद्रता को मापती है।
Mechanisms
संकेतक और संदर्भ इलेक्ट्रोड वाला एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल रासायनिक जानकारी को एक विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है। पोटेंशियोमेट्री में, एक आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का संतुलन विभव नगण्य धारा के साथ विश्लेष्य गतिविधि को रिपोर्ट करता है। वोल्टामेट्री और एम्पीरोमेट्री में, एक नियंत्रित विभव ऑक्सीकरण या अपचयन को प्रेरित करता है और परिणामी धारा सांद्रता को मापती है। कूलमेट्री और इलेक्ट्रो-ग्रेविमेट्री में, विश्लेष्य का पूरी तरह से इलेक्ट्रोलाइसिस किया जाता है और उपभोग किया गया आवेश, या जमा द्रव्यमान, इसे सीधे मात्राबद्ध करता है।
Clinical relevance
इलेक्ट्रोएनालिटिकल तरीके नियमित माप में हर जगह उपयोग होते हैं: आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ pH और रक्त-गैस व इलेक्ट्रोलाइट विश्लेषण, एम्पीरोमेट्री पर आधारित ग्लूकोज बायोसेन्सर, स्ट्रिपिंग वोल्टामेट्री द्वारा ट्रेस-मेटल निर्धारण, और जल-गुणवत्ता व औद्योगिक प्रक्रिया निगरानी।
History
इलेक्ट्रोएनालिटिकल रसायन विज्ञान नेर्नस्ट के 19वीं सदी के अंत के विभव और सांद्रता के बीच के संबंध पर आधारित है। जारोस्लाव हेयरोव्स्की द्वारा 1922 में पोलारोग्राफी का आविष्कार, जिसके लिए उन्हें नोबेल पुरस्कार मिला, ने धारा-विभव माप को एक विश्लेषणात्मक उपकरण के रूप में स्थापित किया, और पल्स और स्ट्रिपिंग तकनीकों तथा माइक्रोइलेक्ट्रोड में बाद की प्रगति ने संवेदनशीलता को बहुत बढ़ा दिया।
Key figures
- Walther Nernst
- Jaroslav Heyrovský
- Allen J. Bard
Related topics
Seminal works
- bard2001
- skoog2017
- harris2020
Frequently asked questions
- एक pH मीटर कैसे काम करता है?
- एक ग्लास आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड एक विभव विकसित करता है जो नेर्नस्ट समीकरण के अनुसार हाइड्रोजन-आयन गतिविधि के साथ बदलता रहता है; बफर के साथ अंशांकन के बाद, उस विभव को एक संदर्भ इलेक्ट्रोड के विरुद्ध मापने से pH प्राप्त होता है।
- पोटेंशियोमेट्री और वोल्टामेट्री में क्या अंतर है?
- पोटेंशियोमेट्री आयन गतिविधि को रिपोर्ट करने के लिए अनिवार्य रूप से शून्य धारा पर एक संतुलन विभव को मापती है, जबकि वोल्टामेट्री एक भिन्न विभव लागू करती है और इलेक्ट्रोएक्टिव प्रजातियों का पता लगाने और उन्हें मात्राबद्ध करने के लिए परिणामी धारा को मापती है।