قياس الجهد ما يتكون من أنواع والتطبيقات

ال القياس الفولطي هي تقنية التحليل الكهربائي التي تحدد معلومات الأنواع الكيميائية أو التحليلات من التيارات الكهربائية الناتجة عن تباين الإمكانيات المطبقة. بمعنى أن المحتملين E (V) المطبقين والوقت (t) هما المتغيرات المستقلة ؛ بينما التيار (A) ، المتغير التابع.

يجب أن يكون النوع الكيميائي العادي كهربيًا. ماذا تقصد؟ هذا يعني أنه يجب عليك أن تفقد (أكسدة) أو تكتسب (تقلل) الإلكترونات. لبدء التفاعل ، يجب أن يوفر القطب العامل الإمكانات اللازمة التي تحددها نظريًا معادلة Nernst.

مثال على قياس الجهد يمكن رؤيته في الصورة أعلاه. يتكون القطب من الصورة مع ألياف الكربون ، والتي هي مغمورة في وسط الذوبان. لا يتأكسد الدوبامين ، مكونًا مجموعتين من الكربونيل C = O (الجانب الأيمن من المعادلة الكيميائية) ما لم يتم تطبيق الإمكانات المناسبة.

يتم تحقيق ذلك من خلال إجراء عملية اكتساح لـ E بقيم مختلفة ، مقيدة بعدة عوامل مثل الحل والأيونات الموجودة ونفس القطب والدوبامين.

من خلال تغيير E مع مرور الوقت ، يتم الحصول على رسمين بيانيين: الأول E v t (المثلث الأزرق) ، والثاني ، الإجابة C مقابل t (الأصفر). أشكاله مميزة لتحديد الدوبامين في ظروف التجربة.

مؤشر

• 1 ما هو قياس الجهد؟?
  • 1.1 موجة الفولتميتر
  • 1.2 الأجهزة
• 2 أنواع
  • 2.1 نبض قياس الجهد
  • 2.2 قياس الجهد من إعادة الذوبان
• 3 تطبيقات
• 4 المراجع

ما هو قياس الجهد؟?

تم تطوير Voltammetry بفضل اختراع تقنية الاستقطاب من قبل جائزة نوبل للكيمياء لعام 1922 ، ياروسلاف هيروفسكي. في ذلك ، يتم تجديد القطب قطرة الزئبق (EGM) باستمرار والاستقطاب.

تم حل أوجه القصور التحليلية لهذه الطريقة في ذلك الوقت باستخدام وتصميم الأقطاب الكهربائية الدقيقة الأخرى. هذه تختلف اختلافا كبيرا في المواد ، من الفحم والمعادن النبيلة والماس والبوليمرات ، لتصميمها ، والأقراص ، واسطوانات ، ورقة ؛ وكذلك ، في الطريقة التي يتفاعلون بها مع الحل: ثابتة أو دوارة.

تهدف جميع هذه التفاصيل إلى تفضيل الاستقطاب الكهربائي ، مما يؤدي إلى تدهور التيار المسجل المعروف باسم الحد الحالي (i₁). هذا يتناسب مع تركيز المحلل ، ونصف القوة E (E_1/2) للوصول إلى نصف الحالي وقال (أنا_1/2) هو سمة من الأنواع.

ثم ، تحديد قيم E_1/2 في المنحنى حيث يتم رسم التيار الذي تم الحصول عليه بتغير E ، يسمى voltammogram, يمكن تحديد وجود الحليلة. أي أن كل وحدة تحليل ، نظرًا لظروف التجربة ، سيكون لها قيمتها E_1/2.

موجة الفولتميتر

في قياس الجهد نعمل مع العديد من الرسوم البيانية. الأول هو منحنى E vs t ، والذي يسمح بتتبع الاختلافات المحتملة المطبقة كدالة للوقت.

ولكن في الوقت نفسه ، تسجل الدائرة الكهربائية القيم C التي ينتجها الحليل عند فقدان أو الحصول على الإلكترونات في محيط القطب الكهربائي.

نظرًا لأن القطب مستقطب ، يمكن أن ينتشر تحليل أقل من جوهر المحلول الخاص به. على سبيل المثال ، إذا كان القطب لديه شحنة موجبة ، فأنواع X^- سوف تنجذب إليها وسيتم توجيهها من خلال الجذب الكهربائي.

لكن اكس^- أنت لست وحدك: هناك أيونات أخرى موجودة في بيئتك. بعض الكاتيونات م⁺ يمكنهم عرقلة طريقهم إلى القطب الكهربائي عن طريق وضعه في "مجموعات" من الشحنات الإيجابية ؛ وبالمثل ، الأنيونات N^- يمكن أن يكون الجرح حول القطب ومنع X^- تعال اليه.

يؤدي مجموع هذه الظواهر الفيزيائية إلى فقدان التيار ، ويلاحظ ذلك في المنحنى C vs E وشكله مشابه لشكل S ، يسمى شكل السيني. يُعرف هذا المنحنى باسم الموجة الفولتميترية.

الأجهزة

تختلف أدوات القياس الفولتمي وفقًا للمحلل ، المذيبات ، نوع الإلكترود والتطبيق. لكن الغالبية العظمى منهم تستند إلى نظام يتكون من ثلاثة أقطاب: واحد يعمل (1) ، ومساعدة (2) والمرجع (3).

الإلكترود المرجعي الرئيسي المستخدم هو إلكتروم الكالوميل (ECS). يسمح هذا ، بالاقتران مع قطب العمل ، بإنشاء فرق محتمل ΔE ، نظرًا لأن إمكانات القطب المرجعي تظل ثابتة أثناء القياسات.

من ناحية أخرى ، يكون القطب المساعد مسؤولاً عن التحكم في الحمل الذي يمر إلى القطب الكهربائي ، من أجل إبقائه ضمن قيم E المقبولة. المتغير المستقل ، الفرق في الإمكانات المطبقة ، هو الذي يتم الحصول عليه من خلال مجموع إمكانات الأقطاب العاملة والمرجعية.

نوع

تُظهر الصورة العليا رسمًا بيانيًا E t ، يُطلق عليه أيضًا موجة محتملة لقياس الجهد الكتلي الخطي.

يمكن ملاحظة أنه مع مرور الوقت ، تزداد الإمكانات المحتملة. في المقابل ، يولد هذا الاجتياح منحنى استجابة أو voltamperogram C vs E يكون شكله سيغمي. ستأتي نقطة حيث ، بغض النظر عن مقدار الزيادات E ، لن تكون هناك زيادة في التيار.

من هذا الرسم البياني يمكن استنتاج أنواع أخرى من قياس الجهد. كيف؟ تعديل الموجة المحتملة E vs t عن طريق نبضات مفاجئة لاحتمالية تتبع أنماط معينة. يرتبط كل نمط بنوع من قياس الجهد ، ويتضمن نظريته وظروفه التجريبية.

نبض قياس الجهد

في هذا النوع من قياس الجهد يمكن تحليل مخاليط من اثنين أو أكثر من التحليلات التي قيمها E_1/2 انهم قريبون جدا من بعضهم البعض. لذلك ، حليل مع E_1/2 يمكن التعرف على 0.04V في شركة أخرى مع E_1/2 من 0.05V. بينما في مقياس الجهد الكهربائي الخطي ، يجب أن يكون الفرق أكبر من 0.2V.

لذلك ، هناك حساسية أعلى وحدود كشف أقل ؛ وهذا هو ، يمكن تحديد تحليلات بتركيزات منخفضة جدا.

يمكن أن تحتوي الأمواج المحتملة على أنماط تشبه السلالم ، والسلالم شديدة الانحدار ، والمثلثات. هذا الأخير يتوافق مع مقياس الجهد الدوري (السيرة الذاتية لاسمها المختصر باللغة الإنجليزية ، الصورة الأولى).

في السيرة الذاتية ، يتم تطبيق E المحتملة بمعنى ، إيجابي أو سلبي ، ثم ، عند قيمة معينة من E في الوقت t ، يتم تطبيق نفس الإمكانية مرة أخرى ولكن في الاتجاه المعاكس. عند دراسة voltammograms المتولدة ، تكشف الحدود القصوى عن وجود وسطاء في تفاعل كيميائي.

قياس الجهد من إعادة الذوبان

يمكن أن يكون هذا من النوع الأنودي أو الكاثودي. وهو يتألف من التفريغ الكهربائي للتحليل على قطب الزئبق. إذا كان الحليل عبارة عن أيون معدني (مثل الكادميوم)²⁺) ، سيتم تشكيل ملغم ؛ وإذا كان أنيون ، (مثل MoO₄^2-) ملح الزئبق غير قابلة للذوبان.

بعد ذلك ، يتم تطبيق نبضات الإمكانات لتحديد تركيز وهوية الأنواع الموصلة بالكهرباء. وبالتالي ، يتم إعادة ملغم الملغم ، وكذلك أملاح الزئبق.

تطبيقات

-يتم استخدام قياس الجهد في إعادة إذابة أنوديك لتحديد تركيز المعادن المذابة في السائل.

-يسمح بدراسة حركية عمليات الأكسدة والاختزال ، وخاصة عندما يتم تعديل الأقطاب للكشف عن تحليل معين.

-خدم أساسها النظري لصناعة أجهزة الاستشعار. مع هذه ، يمكن تحديد وجود وتركيز الجزيئات البيولوجية والبروتينات والدهون والسكريات ، وما إلى ذلك.

-أخيرًا ، يكشف عن مشاركة الوسطاء في آليات التفاعل.

مراجع

1. غونزاليس م. (22 نوفمبر 2010). القياس الفولطي. تم الاسترجاع من: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma، S.، Soria، E.، & Vivó، M ... (2002). التحليل الكهروكيميائي مجلة التشخيص البيولوجي ، 51 (1) ، 18-27. تعافى من scielo.isciii.es
3. الكيمياء والعلوم (18 يوليو 2011). القياس الفولطي. تعافى من: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. كويروجا (16 فبراير 2017). قياس الجهد الدوري. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
5. صموئيل كونافيس. (بدون تاريخ). تقنيات الفولتميتر. [PDF]. جامعة تافتس. تم الاسترجاع من: brown.edu
6. يوم R. و Underwood A. كيمياء تحليلية كمية (الطبعة الخامسة). بيرسون قاعة برنتس.