Metode Elektroanalitik

Metode elektroanalitik mengukur besaran listrik—potensial, arus, atau muatan—pada elektrode untuk menentukan identitas dan konsentrasi analit.

Definition

Metode elektroanalitik adalah teknik analitik yang menghubungkan sifat listrik terukur pada elektrode—potensial, arus, atau muatan terakumulasi—dengan identitas atau konsentrasi analit dalam larutan.

Scope

Bidang ini mencakup metode analitik yang didasarkan pada pengukuran elektrokimia: potensiometri dengan elektrode selektif-ion, teknik voltametri dan amperometri yang merekam arus sebagai fungsi potensial, serta metode kulometri dan elektrogravimetri yang mengukur muatan atau massa yang diendapkan. Ini membahas sel, elektrode, dan hubungan sinyal yang digunakan secara analitik; termodinamika dan kinetika elektrokimia yang lebih luas termasuk dalam subbidang elektrokimia.

Sub-topics

• Analytical Potentiometry and Ion-Selective Electrodes
• Coulometry and Electrogravimetry
• Voltammetry and Amperometry

Core questions

• Bagaimana potensial elektrode melaporkan aktivitas ion dalam potensiometri?
• Bagaimana kurva arus–potensial mengidentifikasi dan mengkuantifikasi spesies elektroaktif?
• Kapan muatan terukur atau massa yang diendapkan memberikan pengujian langsung tanpa kalibrasi?
• Peran apa yang dimainkan elektrode referensi dan elektrolit pendukung dalam suatu pengukuran?

Key theories

Persamaan Nernst dan potensiometri

Potensial elektrode indikator bergantung secara logaritmik pada aktivitas spesies yang dideteksinya, sebagaimana dinyatakan oleh persamaan Nernst; hubungan ini mendasari pengukuran potensiometrik dengan elektrode selektif-ion, termasuk elektrode pH kaca yang umum digunakan.

Arus Faradaik dan elektrolisis

Ketika analit dioksidasi atau direduksi pada elektrode, arus dan muatan total berhubungan dengan jumlah yang bereaksi; hukum Faraday menjadikan muatan sebagai ukuran langsung kuantitas analit dalam kulometri, sementara arus yang dibatasi difusi mengukur konsentrasi dalam voltametri.

Mechanisms

Sel elektrokimia dengan elektrode indikator dan referensi mengubah informasi kimia menjadi sinyal listrik. Dalam potensiometri, potensial kesetimbangan elektrode selektif-ion melaporkan aktivitas analit dengan arus yang dapat diabaikan. Dalam voltametri dan amperometri, potensial terkontrol mendorong oksidasi atau reduksi dan arus yang dihasilkan mengukur konsentrasi. Dalam kulometri dan elektrogravimetri, analit dielektrolisis secara tuntas dan muatan yang dikonsumsi, atau massa yang diendapkan, mengkuantifikasinya secara langsung.

Clinical relevance

Metode elektroanalitik banyak digunakan dalam pengukuran rutin: analisis pH, gas darah, dan elektrolit dengan elektrode selektif-ion, biosensor glukosa berdasarkan amperometri, penentuan logam jejak dengan voltametri pengupasan (stripping voltammetry), serta pemantauan kualitas air dan proses industri.

History

Kimia elektroanalitik didasarkan pada hubungan Nernst pada akhir abad ke-19 antara potensial dan konsentrasi. Penemuan polarografi oleh Jaroslav Heyrovský pada tahun 1922, yang membuatnya menerima Hadiah Nobel, menetapkan pengukuran arus–potensial sebagai alat analitik, dan kemajuan selanjutnya dalam teknik pulsa dan pengupasan (stripping) serta mikroelektrode sangat memperluas sensitivitas.

Key figures

• Walther Nernst
• Jaroslav Heyrovský
• Allen J. Bard

Seminal works

• bard2001
• skoog2017
• harris2020

Frequently asked questions

Bagaimana cara kerja pH meter?

Elektrode selektif-ion kaca mengembangkan potensial yang bervariasi dengan aktivitas ion hidrogen sesuai dengan persamaan Nernst; mengukur potensial tersebut terhadap elektrode referensi, setelah kalibrasi dengan larutan penyangga, akan memberikan pH.

Apa perbedaan antara potensiometri dan voltametri?

Potensiometri mengukur potensial kesetimbangan pada arus yang pada dasarnya nol untuk melaporkan aktivitas ion, sedangkan voltametri menerapkan potensial yang bervariasi dan mengukur arus yang dihasilkan untuk mendeteksi dan mengkuantifikasi spesies elektroaktif.