Voltametri ve Amperometri
Voltametri ve amperometri, elektroaktif türleri tanımlamak ve miktarını belirlemek amacıyla, bir analitin bir elektrot üzerinde yükseltgenmesi veya indirgenmesi sırasında oluşan akımı ölçen yöntemlerdir.
Tanım
Voltametri ve amperometri, bir analitin bir elektrot üzerinde yükseltgenmesi veya indirgenmesi sonucu oluşan akımı, uygulanan potansiyelin bir fonksiyonu olarak veya sabit bir potansiyelde kaydeden, bu akımı analit konsantrasyonuyla ilişkilendiren elektroanalitik yöntemlerdir.
Kapsam
Bu konu, kontrollü potansiyel tekniklerini kapsamaktadır: polarografi ve darbe varyantları, doğrusal taramalı ve döngüsel voltametri, hidrodinamik voltametri, sıyırma analizi ve kararlı hal amperometrik dedeksiyon. Üç elektrotlu hücre, akım-potansiyel eğrilerinin şekli ve kökeni, difüzyon sınırlı akımlar ve çok düşük dedeksiyon limitlerine ulaşmak için sıyırma yöntemlerinde ön konsantrasyonun kullanımı ele alınmaktadır.
Temel sorular
- Bir akım-potansiyel eğrisi, elektroaktif bir türü nasıl tanımlar ve konsantrasyonunu nasıl ölçer?
- Birçok voltametrik yöntemde sınırlayıcı akım neden konsantrasyonla orantılıdır?
- Anodik sıyırma, eser metalleri daha düşük dedeksiyon limitlerine ulaşmak için nasıl ön konsantre eder?
- Amperometrik dedeksiyon, bir elektrodu seçici bir sensöre nasıl dönüştürür?
Temel kuramlar
- Difüzyon Sınırlı Akım
- Uygulanan potansiyel, analitin elektroda ulaştığı hızda reaksiyona girmesi için yeterli olduğunda, akım elektroda difüzyonla sınırlanır ve analit konsantrasyonuyla orantılı hale gelir; Cottrell ve Levich denklemleri gibi ilişkilerle yakalanan bu orantılılık, voltametriyi kantitatif hale getirir.
- Damlayan Cıva Elektrodunda Polarografi
- Heyrovský'nin damlayan cıva elektrodu, yarı dalga potansiyeli bir türü tanımlayan ve dalga yüksekliği konsantrasyonunu ölçen tekrarlanabilir akım-potansiyel dalgaları üretmekte olup, voltametrik yöntemler ailesinin temelini oluşturmaktadır.
Mekanizmalar
Üç elektrotlu bir hücrede, bir potansiyostat çalışma elektroduna kontrollü bir potansiyel uygular ve referans elektrot potansiyel ölçeğini sabitlerken ortaya çıkan akımı ölçer. Potansiyel tarandığında veya basamaklı olarak değiştirildiğinde, elektroaktif bir analit yükseltgenir veya indirgenir; bu durum, türü tanımlayan bir difüzyon kontrollü plato veya tepe noktasına yükselen ve büyüklüğü konsantrasyonu ölçen bir akım üretir. Sıyırma yöntemleri, analiti önce elektrot üzerine biriktirir, ardından geri sıyırarak eser miktardaki tayinler için sinyali yükseltir.
Klinik önem
Amperometrik ve voltametrik yöntemler, glikoz ve diğer enzim biyosensörlerini, oksijen sensörlerini ve sıvı kromatografideki elektrokimyasal dedektörleri desteklemektedir; sıyırma voltametri ise çevresel ve klinik örnekler için hassas eser metal analizi sağlamaktadır.
Tarihçe
Voltametri, Heyrovský'nin 1922'de damlayan cıva elektrodu kullanarak polarografiyi icat etmesiyle başlamış ve bu buluş Nobel Ödülü ile tanınmıştır. Daha sonraki gelişmeler — darbe polarografisi, döngüsel voltametri, dönen disk hidrodinamiği, sıyırma ön konsantrasyonu ve mikroelektrotlar — hassasiyeti artırmış ve tekniği mekanistik çalışma ve algılama alanlarına genişletmiştir.
Öne çıkan isimler
- Jaroslav Heyrovský
- Allen J. Bard
- Veniamin Levich
İlgili konular
Temel eserler
- heyrovsky1922
- bard2001
- skoog2017
Sıkça sorulan sorular
- Voltametri ve amperometri arasındaki fark nedir?
- Voltametri, potansiyel değiştirilirken akımı kaydederek bir akım-potansiyel eğrisi üretirken, amperometri potansiyeli sabit tutar ve akımı zaman içinde izler; bu durum sürekli dedeksiyon ve algılama için uygundur.
- Sıyırma voltametri neden bu kadar hassastır?
- Bu yöntem, analiti kontrollü bir süre boyunca elektrot üzerine biriktirip konsantre eder, ardından biriken malzemenin sıyrılması sırasında akımı ölçer; bu nedenle eser konsantrasyonlar bile büyük, ölçülebilir bir sinyal verir.