VOLTAMETRI: TERDIRI DARI APA, JENIS DAN APLIKASINYA - KIMIA - 2025

The voltametri adalah teknik elektroanalitik yang menentukan informasi dari bahan kimia atau analit dari arus listrik yang dihasilkan oleh variasi spesies potensial diterapkan. Artinya, potensi yang diterapkan E (V), dan waktu (t), adalah variabel bebas; sedangkan saat ini (A), variabel dependen.

Spesies kimiawi biasanya harus elektroaktif. Apa artinya? Ini berarti ia harus kehilangan (mengoksidasi) atau mendapatkan (mereduksi) elektron. Untuk memulai reaksi, elektroda kerja harus mensuplai potensial yang diperlukan yang secara teoritis ditentukan oleh persamaan Nernst.

Sumber: Oleh Trina36, dari Wikimedia Commons

Contoh voltametri dapat dilihat pada gambar di atas. Elektroda pada gambar terbuat dari serat karbon, yang direndam dalam media disolusi. Dopamin tidak mengoksidasi, membentuk dua gugus karbonil C = O (sisi kanan persamaan kimia) kecuali potensial yang tepat diterapkan.

Ini dilakukan dengan memindai E dengan nilai yang berbeda, dibatasi oleh banyak faktor seperti larutan, ion yang ada, elektroda itu sendiri, dan dopamin.

Dengan memvariasikan E dari waktu ke waktu, dua grafik diperoleh: E vt pertama (segitiga biru), dan yang kedua, respons C vs t (kuning). Bentuknya adalah karakteristik untuk menentukan dopamin dalam kondisi percobaan.

Apa itu voltametri?

Voltametri dikembangkan berkat penemuan teknik polarografi oleh pemenang Hadiah Nobel 1922 bidang kimia, Jaroslav Heyrovsky. Di dalamnya, elektroda tetes merkuri (EGM) terus diperbarui dan terpolarisasi.

Kekurangan analitik dari metode ini pada saat itu diselesaikan dengan penggunaan dan desain mikroelektroda lainnya. Bahan-bahan ini sangat bervariasi, dari karbon, logam mulia, intan dan polimer, hingga dalam desain, cakram, silinder, lembaran; dan juga, cara mereka berinteraksi dengan solusi: diam atau berputar.

Semua detail ini dimaksudkan untuk mendukung polarisasi elektroda, yang menyebabkan peluruhan arus terdaftar yang dikenal sebagai arus batas (i ₁ ). Ini sebanding dengan konsentrasi analit, dan separuh daya E (E _1/2 ) untuk mencapai separuh arus tersebut (i _1/2 ) adalah karakteristik spesies.

Kemudian, dengan menentukan nilai E _1/2 pada kurva dimana arus yang diperoleh dengan variasi E diplot, disebut voltamperogram, keberadaan analit dapat diidentifikasi. Artinya, setiap analit, dengan kondisi eksperimen, akan memiliki nilai E _{1/2 sendiri} .

Gelombang voltametrik

Dalam voltametri Anda bekerja dengan banyak grafik. Yang pertama adalah kurva E vs t, yang memungkinkan tindak lanjut dari perbedaan potensial yang diterapkan sebagai fungsi waktu.

Tetapi pada saat yang sama, rangkaian listrik mencatat nilai C yang dihasilkan oleh analit dengan kehilangan atau mendapatkan elektron di sekitar elektroda.

Karena elektroda terpolarisasi, lebih sedikit analit yang dapat berdifusi dari larutan ke dalamnya. Misalnya, jika elektroda bermuatan positif, spesies X ^- akan tertarik padanya dan diarahkan ke sana hanya dengan tarikan elektrostatis.

Tetapi X ^- Anda tidak sendiri: ada ion lain yang ada di lingkungan Anda. Beberapa kation M ⁺ dapat menghalangi elektroda dengan membungkusnya dalam "kelompok" muatan positif; dan juga, N ^- anion dapat menjebak sekitar elektroda dan Mencegah X ^{- dari} mencapai itu.

Jumlah fenomena fisik ini menyebabkan arus hilang, dan hal ini diamati pada kurva C vs E dan bentuknya mirip dengan S, disebut bentuk sigmoid. Kurva ini dikenal sebagai gelombang voltametrik.

Peralatan

Sumber: Oleh Stan J Klimas, dari Wikimedia Commons

Instrumentasi voltametri bervariasi menurut analit, pelarut, jenis elektroda dan aplikasinya. Tetapi, sebagian besar dari mereka didasarkan pada sistem yang terdiri dari tiga elektroda: satu untuk kerja (1), bantu (2) dan satu referensi (3).

Elektroda referensi utama yang digunakan adalah elektroda kalomel (ECS). Ini, bersama dengan elektroda kerja, memungkinkan untuk menetapkan beda potensial ΔE, karena potensial elektroda referensi tetap konstan selama pengukuran.

Di sisi lain, elektroda bantu bertanggung jawab untuk mengontrol muatan yang melewati elektroda kerja, agar tetap dalam nilai E yang dapat diterima. Variabel bebas, beda potensial yang diterapkan, adalah yang diperoleh dengan menjumlahkan potensial elektroda kerja dan referensi.

Jenis

Sumber: Oleh domdomegg, dari Wikimedia Commons

Gambar di atas menunjukkan plot E vs t, juga disebut bentuk gelombang potensial untuk voltametri sapuan linier.

Terlihat bahwa seiring berjalannya waktu, potensi semakin meningkat. Pada gilirannya, sapuan ini menghasilkan kurva respons atau voltamperogram C vs E yang bentuknya akan sigmoid. Akan datang suatu titik di mana tidak peduli seberapa banyak E meningkat, tidak akan ada peningkatan arus.

Jenis voltametri lain dapat disimpulkan dari grafik ini. Bagaimana? Memodifikasi gelombang potensial E vs t dengan menggunakan pulsa potensial tiba-tiba mengikuti pola tertentu. Setiap pola dikaitkan dengan jenis voltametri, dan mencakup teori dan kondisi eksperimentalnya sendiri.

Voltametri pulsa

Dalam jenis voltametri ini, campuran dari dua analit atau lebih yang nilai E _{1/2 nya} sangat dekat satu sama lain dapat dianalisis . Jadi, analit dengan E _1/2 dari 0,04V dapat diidentifikasi di perusahaan lain dengan E _1/2 dari 0,05V. Sedangkan dalam voltametri sapuan linier, perbedaannya harus lebih besar dari 0,2V.

Oleh karena itu, ada sensitivitas yang lebih tinggi dan batas deteksi yang lebih rendah; yaitu, analit dapat ditentukan pada konsentrasi yang sangat rendah.

Potensi gelombang dapat memiliki pola seperti tangga, tangga miring, dan segitiga. Yang terakhir sesuai dengan voltametri siklik (CV untuk akronimnya dalam bahasa Inggris, gambar pertama).

Dalam CV, potensial E diterapkan dalam satu arah, positif atau negatif, dan kemudian, pada nilai E tertentu dalam waktu t, potensial yang sama diterapkan lagi tetapi pada arah yang berlawanan. Saat mempelajari voltamperogram yang dihasilkan, maksima mengungkapkan keberadaan perantara dalam reaksi kimia.

Voltametri redissolution

Ini bisa dari tipe anodik atau katodik. Ini terdiri dari elektrodeposisi analit pada elektroda merkuri. Jika analit adalah ion logam (seperti Cd ²⁺ ), amalgam akan terbentuk; dan jika itu adalah anion, (seperti MoO ₄ ^2– ) garam merkuri yang tidak dapat larut.

Kemudian, pulsa potensial diterapkan untuk menentukan konsentrasi dan identitas spesies yang di-elektrodeposit. Jadi, amalgam dilarutkan kembali, seperti garam merkuri.

Aplikasi

Voltametri redissolution anodik digunakan untuk menentukan konsentrasi logam terlarut dalam fluida.

-Memungkinkan untuk mempelajari kinetika proses redoks atau adsorpsi, terutama ketika elektroda dimodifikasi untuk mendeteksi analit tertentu.

-Basis teoritisnya telah digunakan untuk pembuatan biosensor. Dengan ini, keberadaan dan konsentrasi molekul biologis, protein, lemak, gula, dll. Dapat ditentukan.

-Akhirnya, mendeteksi partisipasi perantara dalam mekanisme reaksi.

Referensi

1. González M. (22 November 2010). Voltametri. Dipulihkan dari: quimica.laguia2000.com
2. Gómez-Biedma, S., Soria, E., & Vivó, M .. (2002). Analisis elektrokimia. Jurnal Diagnosis Biologis, 51 (1), 18-27. Dipulihkan dari scielo.isciii.es
3. Kimia dan Sains. (18 Juli 2011). Voltametri. Diperoleh dari: laquimicaylaciencia.blogspot.com
4. Quiroga A. (16 Februari 2017). Voltametri Siklik. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
5. Samuel P. Kounaves. (sf). Teknik Voltametri. . Universitas Tufts. Diperoleh dari: brown.edu
6. Day R. & Underwood A. Quantitative Analytical Chemistry (edisi ke-5). PEARSON Prentice Hall.