वोल्टामेट्री और एम्पीरोमेट्री

वोल्टामेट्री और एम्पीरोमेट्री एक इलेक्ट्रोड पर किसी विश्लेष्य के ऑक्सीकृत या अपचयित होने पर उत्पन्न धारा को मापते हैं ताकि इलेक्ट्रोएक्टिव प्रजातियों की पहचान और मात्रा निर्धारित की जा सके।

Definition

वोल्टामेट्री और एम्पीरोमेट्री इलेक्ट्रोएनालिटिकल विधियाँ हैं जो एक इलेक्ट्रोड पर किसी विश्लेष्य के ऑक्सीकरण या अपचयन से उत्पन्न होने वाली धारा को, एक निश्चित या परिवर्तित, अनुप्रयुक्त विभव के फलन के रूप में रिकॉर्ड करती हैं, और उस धारा को विश्लेष्य सांद्रता से संबंधित करती हैं।

Scope

यह विषय नियंत्रित-विभव तकनीकों को शामिल करता है: पोलारोग्राफी और इसके पल्स वेरिएंट, लीनियर-स्वीप और साइक्लिक वोल्टामेट्री, हाइड्रोडायनामिक वोल्टामेट्री, स्ट्रिपिंग विश्लेषण, और स्थिर-अवस्था एम्पीरोमेट्रिक डिटेक्शन। यह तीन-इलेक्ट्रोड सेल, धारा-विभव वक्रों के आकार और उत्पत्ति, विसरण-सीमित धाराओं, और बहुत कम पहचान सीमाओं तक पहुँचने के लिए स्ट्रिपिंग विधियों में पूर्व-सांद्रण के उपयोग का वर्णन करता है।

Core questions

• एक धारा-विभव वक्र एक इलेक्ट्रोएक्टिव प्रजाति की पहचान कैसे करता है और उसकी सांद्रता को कैसे मापता है?
• कई वोल्टामेट्रिक विधियों में सीमित धारा सांद्रता के समानुपाती क्यों होती है?
• एनोडिक स्ट्रिपिंग ट्रेस धातुओं को कम पहचान सीमाओं तक कैसे पूर्व-सांद्रित करता है?
• एम्पीरोमेट्रिक डिटेक्शन एक इलेक्ट्रोड को एक चयनात्मक सेंसर में कैसे बदलता है?

Key theories

विसरण-सीमित धारा

जब अनुप्रयुक्त विभव विश्लेष्य को उतनी ही तेजी से प्रतिक्रिया करने के लिए पर्याप्त होता है जितनी तेजी से वह आता है, तो धारा इलेक्ट्रोड तक विसरण द्वारा सीमित होती है और विश्लेष्य सांद्रता के समानुपाती हो जाती है; यह समानुपातिकता, कॉटरेल और लेविच समीकरणों जैसे संबंधों द्वारा व्यक्त की जाती है, वोल्टामेट्री को मात्रात्मक बनाती है।

ड्रॉपिंग मर्करी इलेक्ट्रोड पर पोलारोग्राफी

हेयरोव्स्की का ड्रॉपिंग मर्करी इलेक्ट्रोड प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य धारा-विभव तरंगें उत्पन्न करता है जिसका अर्ध-तरंग विभव एक प्रजाति की पहचान करता है और जिसकी तरंग ऊंचाई उसकी सांद्रता को मापती है, जिससे वोल्टामेट्रिक विधियों के परिवार की स्थापना हुई।

Mechanisms

एक तीन-इलेक्ट्रोड सेल में, एक पोटेंशियोस्टेट एक कार्यशील इलेक्ट्रोड पर एक नियंत्रित विभव लागू करता है और परिणामी धारा को मापता है जबकि एक संदर्भ इलेक्ट्रोड विभव पैमाने को स्थिर करता है। जैसे ही विभव को स्वीप या स्टेप किया जाता है, एक इलेक्ट्रोएक्टिव विश्लेष्य ऑक्सीकृत या अपचयित होता है, जिससे एक धारा उत्पन्न होती है जो विसरण-नियंत्रित पठार या शिखर तक बढ़ती है जिसकी स्थिति प्रजातियों की पहचान करती है और जिसका परिमाण सांद्रता को मापता है। स्ट्रिपिंग विधियाँ पहले विश्लेष्य को इलेक्ट्रोड पर जमा करती हैं, फिर उसे वापस हटाती हैं, जिससे ट्रेस निर्धारण के लिए संकेत प्रवर्धित होता है।

Clinical relevance

एम्पीरोमेट्रिक और वोल्टामेट्रिक विधियाँ ग्लूकोज और अन्य एंजाइम बायोसेन्सर, ऑक्सीजन सेन्सर, और तरल क्रोमैटोग्राफी में इलेक्ट्रोकेमिकल डिटेक्टरों को शक्ति प्रदान करती हैं, जबकि स्ट्रिपिंग वोल्टामेट्री पर्यावरणीय और नैदानिक नमूनों के लिए संवेदनशील ट्रेस-धातु विश्लेषण प्रदान करती है।

History

वोल्टामेट्री की शुरुआत हेयरोव्स्की के 1922 में ड्रॉपिंग मर्करी इलेक्ट्रोड का उपयोग करके पोलारोग्राफी के आविष्कार से हुई, जिसे नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। बाद के विकास—पल्स पोलारोग्राफी, साइक्लिक वोल्टामेट्री, रोटेटिंग-डिस्क हाइड्रोडायनामिक्स, स्ट्रिपिंग प्रीकंसंट्रेशन, और माइक्रोइलेक्ट्रोड—ने संवेदनशीलता का विस्तार किया और तकनीक को यांत्रिक अध्ययन और संवेदन में व्यापक बनाया।

Key figures

• Jaroslav Heyrovský
• Allen J. Bard
• Veniamin Levich

Seminal works

• heyrovsky1922
• bard2001
• skoog2017

Frequently asked questions

वोल्टामेट्री और एम्पीरोमेट्री में क्या अंतर है?

वोल्टामेट्री विभव को बदलते समय धारा को रिकॉर्ड करती है, जिससे एक धारा-विभव वक्र उत्पन्न होता है, जबकि एम्पीरोमेट्री विभव को स्थिर रखती है और समय के साथ धारा की निगरानी करती है, जो निरंतर पहचान और संवेदन के लिए उपयुक्त है।

स्ट्रिपिंग वोल्टामेट्री इतनी संवेदनशील क्यों है?

यह पहले विश्लेष्य को एक नियंत्रित समय में इलेक्ट्रोड पर जमा और केंद्रित करता है, फिर उस संचित सामग्री के हटाए जाने पर धारा को मापता है, इसलिए ट्रेस सांद्रता भी एक बड़ा, मापने योग्य संकेत देती है।