Электроаналитические методы - Electroanalytical methods
Электроаналитические методы - это класс методов в аналитической химии, которые изучают аналит путем измерения потенциала ( вольт ) и / или тока ( амперы ) в электрохимической ячейке, содержащей аналит. Эти методы можно разбить на несколько категорий в зависимости от того, какие аспекты ячейки контролируются, а какие измеряются. К трем основным категориям относятся потенциометрия (измеряется разность электродных потенциалов), кулонометрия (ток ячейки измеряется во времени) и вольтамперометрия (ток ячейки измеряется при активном изменении потенциала ячейки).
Потенциометрия
Потенциометрия пассивно измеряет потенциал раствора между двумя электродами, при этом очень мало влияя на раствор. Один электрод называется электродом сравнения и имеет постоянный потенциал, а другой - индикаторным электродом, потенциал которого изменяется в зависимости от состава образца. Следовательно, разность потенциалов между двумя электродами дает оценку состава образца. Фактически, поскольку потенциометрическое измерение - это неразрушающее измерение, предполагая, что электрод находится в равновесии с раствором, мы измеряем потенциал раствора. В потенциометрии обычно используются индикаторные электроды, избирательно чувствительные к интересующему иону, например, к фториду в селективных фторид-электродах , так что потенциал зависит исключительно от активности этого интересующего иона. Время, необходимое электроду для установления равновесия с раствором, влияет на чувствительность или точность измерения. В водной среде часто используется платина из-за ее высокой кинетики переноса электронов , хотя для улучшения кинетики переноса электронов можно использовать электрод, сделанный из нескольких металлов. Наиболее распространенным потенциометрическим электродом является электрод со стеклянной мембраной, используемый в pH-метре .
Одним из вариантов потенциометрии является хронопотенциометрия, которая заключается в использовании постоянного тока и измерении потенциала как функции времени. Это было инициировано Вебером.
Кулонометрия
Кулонометрия использует приложенный ток или потенциал для полного преобразования аналита из одной степени окисления в другую. В этих экспериментах полный пропускаемый ток измеряется прямо или косвенно, чтобы определить количество прошедших электронов . Зная количество прошедших электронов, можно указать концентрацию аналита или, если концентрация известна, количество электронов, перенесенных в окислительно-восстановительной реакции. Распространенные формы кулонометрии включают электролиз в объеме , также известный как потенциостатическая кулонометрия или кулонометрия с контролируемым потенциалом , а также различные кулонометрические титрования.
Вольтамперометрия
Вольтамперометрия применяет постоянный и / или переменный потенциал на поверхности электрода и измеряет результирующий ток с помощью трехэлектродной системы. Этот метод может выявить восстановительный потенциал аналита и его электрохимическую реактивность . Этот метод с практической точки зрения является неразрушающим, так как только очень небольшое количество аналита расходуется на двумерной поверхности рабочего и вспомогательного электродов . На практике растворы аналита обычно утилизируют, поскольку трудно отделить аналит от основного электролита, и для эксперимента требуется небольшое количество аналита. Обычный эксперимент может включать 1–10 мл раствора с концентрацией аналита от 1 до 10 ммоль / л. Химически модифицированные электроды используются для анализа органических и неорганических образцов.
Полярография
Полярография - это подкласс вольтамперометрии, в котором в качестве рабочего электрода используется падающий ртутный электрод .
Амперометрия
Амперометрия - это термин, обозначающий все электрохимические методы, в которых ток измеряется как функция независимой переменной, которой обычно являются время или потенциал электрода. Хроноамперометрия - это метод, при котором ток измеряется при фиксированном потенциале в разное время с момента начала поляризации. Хроноамперометрию обычно проводят в растворе без перемешивания и на неподвижном электроде, т. Е. В экспериментальных условиях, избегая конвекции как массопереноса к электроду. С другой стороны, вольтамперометрия является подклассом амперометрии, в которой ток измеряется путем изменения потенциала, приложенного к электроду. В соответствии с формой волны, которая описывает способ изменения потенциала в зависимости от времени, определяются различные методы вольтамперометрии.
Рекомендации
Библиография
- Ван, Джозеф С. (2000). Аналитическая электрохимия . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-28272-3 .
- Юбер Х. Жиро (2004). Аналитическая и физическая электрохимия . [Лозанна: EPFL. ISBN 978-0-8247-5357-3 .
- Под редакцией Кеннета И. Озомвны (2007). Последние достижения в аналитической электрохимии 2007 . Transworld Research Network. ISBN 978-81-7895-274-1 . CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
- Дахмен, EAMF (1986). Электроанализ: теория и приложения в водных и неводных средах и в автоматизированном химическом контроле . Амстердам: Эльзевир. ISBN 978-0-444-42534-8 .
- Бонд, А. Кертис (1980). Современные полярографические методы в аналитической химии . Нью-Йорк: М. Деккер. ISBN 978-0-8247-6849-2 .