Elektroanalitik Yöntemler
Elektroanalitik yöntemler, analitlerin kimliğini ve konsantrasyonunu belirlemek amacıyla elektrotlar üzerinde elektriksel nicelikleri—potansiyel, akım veya yükü—ölçmektedir.
Tanım
Elektroanalitik yöntemler, bir elektrot üzerinde ölçülen elektriksel bir özelliği—potansiyel, akım veya birikmiş yükü—çözeltideki bir analitin kimliği veya konsantrasyonu ile ilişkilendiren analitik tekniklerdir.
Kapsam
Bu alan, elektrokimyasal ölçüme dayalı analitik yöntemleri kapsamaktadır: iyon seçici elektrotlarla potansiyometri, akımı potansiyelin bir fonksiyonu olarak kaydeden voltametrik ve amperometrik teknikler ile yükü veya biriken kütleyi ölçen kulometrik ve elektrogravimetrik yöntemler. Analitik olarak kullanılan hücreleri, elektrotları ve sinyal ilişkilerini ele almaktadır; elektrokimyanın daha geniş termodinamiği ve kinetiği elektrokimya alt alanına aittir.
Alt konular
Temel sorular
- Bir elektrot potansiyeli, potansiyometride bir iyonun aktivitesini nasıl bildirmektedir?
- Bir akım-potansiyel eğrisi, elektroaktif türleri nasıl tanımlar ve nicelendirir?
- Ölçülen yük veya biriken kütle, doğrudan, kalibrasyonsuz bir tayini ne zaman sağlamaktadır?
- Referans elektrotlar ve destekleyici elektrolitler bir ölçümde hangi rolleri oynamaktadır?
Temel kuramlar
- Nernst denklemi ve potansiyometri
- Bir gösterge elektrodunun potansiyeli, Nernst denklemi ile ifade edildiği gibi, algıladığı türün aktivitesine logaritmik olarak bağlıdır; bu ilişki, yaygın olarak kullanılan cam pH elektrodu dahil olmak üzere, iyon seçici elektrotlarla yapılan potansiyometrik ölçümün temelini oluşturmaktadır.
- Faradayik akım ve elektroliz
- Bir analit bir elektrot üzerinde oksitlendiğinde veya indirgendiğinde, akım ve toplam yük reaksiyona giren miktar ile ilişkilidir; Faraday yasaları, kulometride yükü analit miktarının doğrudan bir ölçüsü haline getirirken, difüzyon sınırlı akım voltametride konsantrasyonu ölçmektedir.
Mekanizmalar
Gösterge ve referans elektrotları içeren bir elektrokimyasal hücre, kimyasal bilgiyi elektriksel bir sinyale dönüştürmektedir. Potansiyometride, iyon seçici bir elektrodun denge potansiyeli, ihmal edilebilir akımla analit aktivitesini bildirmektedir. Voltametri ve amperometride, kontrollü bir potansiyel oksidasyon veya redüksiyonu yönlendirmekte ve ortaya çıkan akım konsantrasyonu ölçmektedir. Kulometri ve elektrogravimetride ise analit tamamen elektrolize edilmekte ve tüketilen yük veya biriken kütle onu doğrudan nicelendirmektedir.
Klinik önem
Elektroanalitik yöntemler, rutin ölçümlerde yaygın olarak kullanılmaktadır: iyon seçici elektrotlarla pH ve kan gazı ile elektrolit analizi, amperometriye dayalı glikoz biyosensörleri, sıyırma voltametrisi ile eser metal tayini ve su kalitesi ile endüstriyel süreç izleme bunlara örnek olarak verilebilir.
Tarihçe
Elektroanalitik kimya, Nernst'in 19. yüzyıl sonlarındaki potansiyel ve konsantrasyon arasındaki ilişkisine dayanmaktadır. Jaroslav Heyrovský'nin 1922'de polarografiyi icat etmesi—ki bu icadıyla Nobel Ödülü almıştır—akım-potansiyel ölçümünü analitik bir araç olarak kurmuş ve daha sonraki darbe ve sıyırma teknikleri ile mikroelektrotlardaki gelişmeler hassasiyeti büyük ölçüde artırmıştır.
Öne çıkan isimler
- Walther Nernst
- Jaroslav Heyrovský
- Allen J. Bard
İlgili konular
Temel eserler
- bard2001
- skoog2017
- harris2020
Sıkça sorulan sorular
- Bir pH metre nasıl çalışır?
- Bir cam iyon seçici elektrot, Nernst denklemine göre hidrojen iyonu aktivitesiyle değişen bir potansiyel geliştirmektedir; bu potansiyelin tamponlarla kalibrasyon yapıldıktan sonra bir referans elektroda karşı ölçülmesi pH değerini vermektedir.
- Potansiyometri ve voltametrik arasındaki fark nedir?
- Potansiyometri, iyon aktivitesini bildirmek için esasen sıfır akımda bir denge potansiyelini ölçerken, voltametrik değişen bir potansiyel uygulamakta ve elektroaktif türleri tespit etmek ve nicelendirmek için ortaya çıkan akımı ölçmektedir.