Phương pháp Von-ampe và Ampe

Phương pháp von-ampe và ampe đo dòng điện tạo ra khi một chất phân tích bị oxy hóa hoặc khử tại một điện cực để nhận dạng và định lượng các loài điện hoạt.

Definition

Phương pháp von-ampe và ampe là các phương pháp điện phân tích ghi lại dòng điện phát sinh từ quá trình oxy hóa hoặc khử một chất phân tích tại một điện cực, dưới dạng hàm số của, hoặc tại một điện thế đặt vào cố định, liên hệ dòng điện đó với nồng độ chất phân tích.

Scope

Chủ đề này bao gồm các kỹ thuật điện thế kiểm soát: phép cực phổ và các biến thể xung của nó, phép von-ampe quét tuyến tính và tuần hoàn, phép von-ampe thủy động lực, phân tích hòa tan, và phát hiện ampe kế trạng thái ổn định. Nó đề cập đến tế bào ba điện cực, hình dạng và nguồn gốc của đường cong dòng điện–điện thế, dòng điện giới hạn khuếch tán, và việc sử dụng làm giàu sơ bộ trong các phương pháp hòa tan để đạt được giới hạn phát hiện rất thấp.

Core questions

• Đường cong dòng điện–điện thế nhận dạng một loài điện hoạt và đo nồng độ của nó như thế nào?
• Tại sao dòng điện giới hạn tỷ lệ thuận với nồng độ trong nhiều phương pháp von-ampe?
• Phương pháp hòa tan anot làm giàu sơ bộ kim loại vết để giảm giới hạn phát hiện như thế nào?
• Phát hiện ampe kế biến một điện cực thành một cảm biến chọn lọc như thế nào?

Key theories

Dòng điện giới hạn khuếch tán

Khi điện thế đặt vào đủ để phản ứng chất phân tích nhanh như khi nó đến, dòng điện bị giới hạn bởi sự khuếch tán đến điện cực và trở nên tỷ lệ thuận với nồng độ chất phân tích; tỷ lệ thuận này, được thể hiện bằng các mối quan hệ như phương trình Cottrell và Levich, làm cho phép von-ampe có tính định lượng.

Cực phổ tại điện cực giọt thủy ngân

Điện cực giọt thủy ngân của Heyrovský tạo ra các sóng dòng điện–điện thế có thể tái tạo, với điện thế bán sóng nhận dạng một loài và chiều cao sóng đo nồng độ của nó, đặt nền móng cho họ các phương pháp von-ampe.

Mechanisms

Trong một tế bào ba điện cực, một máy đo điện thế (potentiostat) áp dụng một điện thế được kiểm soát vào điện cực làm việc và đo dòng điện tạo ra trong khi một điện cực tham chiếu cố định thang điện thế. Khi điện thế được quét hoặc bước, một chất phân tích điện hoạt bị oxy hóa hoặc khử, tạo ra một dòng điện tăng lên đến một đỉnh hoặc cao nguyên được kiểm soát bởi khuếch tán, mà vị trí của nó nhận dạng loài và độ lớn của nó đo nồng độ. Các phương pháp hòa tan trước tiên lắng đọng chất phân tích lên điện cực, sau đó hòa tan nó trở lại, khuếch đại tín hiệu để xác định vết.

Clinical relevance

Các phương pháp ampe và von-ampe cung cấp năng lượng cho các cảm biến sinh học glucose và enzyme khác, cảm biến oxy, và các đầu dò điện hóa trong sắc ký lỏng, trong khi phép von-ampe hòa tan cung cấp phân tích kim loại vết nhạy cho các mẫu môi trường và lâm sàng.

History

Phương pháp von-ampe bắt đầu với phát minh cực phổ của Heyrovský vào năm 1922 sử dụng điện cực giọt thủy ngân, được công nhận bằng giải Nobel. Các phát triển sau này—cực phổ xung, von-ampe tuần hoàn, thủy động lực đĩa quay, làm giàu sơ bộ bằng phương pháp hòa tan, và vi điện cực—đã mở rộng độ nhạy và mở rộng kỹ thuật vào nghiên cứu cơ chế và cảm biến.

Key figures

• Jaroslav Heyrovský
• Allen J. Bard
• Veniamin Levich

Seminal works

• heyrovsky1922
• bard2001
• skoog2017

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa phương pháp von-ampe và ampe là gì?

Phương pháp von-ampe ghi lại dòng điện trong khi điện thế được thay đổi, tạo ra một đường cong dòng điện–điện thế, trong khi phương pháp ampe giữ điện thế cố định và theo dõi dòng điện theo thời gian, phù hợp cho việc phát hiện và cảm biến liên tục.

Tại sao phép von-ampe hòa tan lại nhạy đến vậy?

Nó trước tiên lắng đọng và làm giàu chất phân tích lên điện cực trong một khoảng thời gian được kiểm soát, sau đó đo dòng điện khi vật liệu tích lũy đó được hòa tan trở lại, do đó ngay cả nồng độ vết cũng tạo ra một tín hiệu lớn, có thể đo được.