Tema 2: Electroquímica
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Análisis electroquímico
La electroquímica es el estudio de las técnicas que utilizan el estímulo eléctrico para analizar la reactividad química de un sistema. Más concretamente, analiza la baja y el avance de electrones los mecanismos es decir de la oxidación y de reducción en una reacción. Las reacciones de la oxidación y de la reducción se llaman las reacciones redox que éstas ofrecen relacionado con la información vital a la cinética, concentración, mecanismo de la reacción, y estado químico de los reactivo en la solución.
El análisis electroquímico es muy útil en muchos usos incluyendo el estudio del comportamiento del neurotransmisor y de las reacciones de las polimerizaciones. La electroquímica es diferente de la espectroscopia pues las técnicas electroquímicas analizan un diverso equipo de parámetros.
Electrodos en análisis electroquímico
Los métodos electroquímicos hacen uso eléctricamente de las antenas o de los electrodos conductores que se conectan generalmente a los dispositivos electrónicos que miden los parámetros eléctricos de los reactivo en la solución. La mayoría de las técnicas electroanalíticas utilizan tres electrodos, a saber; el electrodo de trabajo, el electrodo de referencia y el electrodo (auxiliar) contrario. Estos electrodos se conectan con un potentiostat que controle el potencial de electrodo de trabajo y determine la corriente resultante.
El electrodo de trabajo es un componente crítico de un experimento electroquímico pues aquí es donde ocurren las reacciones dominantes. Este electrodo se hace generalmente de un material inerte. El primer paso en un análisis electroquímico típico es el uso de un potencial al electrodo de trabajo. Después, la corriente resultante se mide y se traza contra tiempo. Alternativamente, el potencial puede ser variado y las corrientes resultantes se pueden trazar contra el potencial aplicado.
Substratos del electrodo
Varios tipos de substratos del electrodo se utilizan en experimentos electroquímicos. Algunos de éstos se destacan abajo:
- El carbono como substrato del electrodo es beneficioso pues puede ser renovado fácilmente para la cantina del electrón.
- Los electrodos del Mercury son muy tan populares que son renovables y reproductivos.
- los electrodos Nanomaterial-basados tienen una alta superficie para una inmovilización creciente de grupos funcionales. Ciertos nanomaterials del semiconductor ascienden el índice de transferencia del electrón entre las proteínas y los electrodos. Metal los nanomaterials tales como nanoparticles del oro, nanotubes del carbono (CNTs), graphene, y los nanomaterials metálicos del óxido/del sulfuro son de uso general como substratos del electrodo. Algunos nanomaterials biocompatibles pueden ayudar a las proteínas o a las células a mantener sus actividades en el electrodo durante un largo periodo para el análisis de proteínas y de células.
- Los electrodos químicamente modificados intentan aumentar propiedades específicas del electrodo ordinario tales como compatibilidad con los reactivo tales como proteínas.
- Los metales nobles tales como oro, plata, y platino son también ampliamente utilizados como substratos del electrodo. La plata se utiliza generalmente para la preparación de electrodos químicamente modificados (CMEs) mientras que el oro y los electrodos de platino puros son muy químicamente estables y fabricados convenientemente.
Parámetros experimentales
Cuatro parámetros dominantes se miden generalmente en un experimento electroquímico:
- El potencial (e) se define como la cantidad de energía o de fuerza eléctrica en un sistema. Su unidad básica es el voltio (v). Un aumento en E indica la disponibilidad de más energía para la reacción.
- La corriente (i) es la dimensión de flujo del electrón en una reacción. La unidad básica de corriente es amperios o amperios de (a). La corriente se mide generalmente en el microamperio o la escala del nanoamp en experimentos electroquímicos.
- La carga (q) denota el número de electrones usados por equivalente y su unidad básica es el culombio (c).
- El tiempo (t) denota la duración del experimento. Se expresa en segundo (s).
Técnicas electroquímicas
Debido a las muchas diversas combinaciones de los tipos y de los parámetros de trabajo del electrodo posibles en experimentos electroquímicos, varias técnicas son posibles usando principios electroquímicos. Algunos son como sigue:
- Voltametría cíclica (CV)
Una técnica electroanalítica de uso general que puede caracterizar un sistema electroquímico. Ayuda múltiple de los experimentos del CV en la determinación de Nernstian o comportamiento non-Nernstian, constantes del régimen, constantes de la formación, potenciales formales, y coeficientes de difusión. Lamentablemente, no es una técnica que es buena para el análisis cuantitativo.
- Voltametría lineal del barrido (LSV)
LVS se puede utilizar para el análisis electroquímico cuantitativo. En LSV, el potencial del electrodo se varía a un régimen constante durante la reacción y se mide la corriente resultante.
- Voltametría de la onda cuadrada
Puede ser utilizado para generar tres gráficos del actual-potencial, a saber; corriente de la marcha atrás comparado con potencial, corriente delantera comparado con potencial, o corriente de la diferencia comparado con potencial.
- Chronoamperometry
Utilizado para determinar coeficientes de difusión y para investigar la cinética y mecanismos de reacción.
- Cronopotenciometría
Utilizado para determinar concentraciones más altas. En esta técnica, una corriente constante se aplica al electrodo y el cambio potencial resultante se traza contra tiempo.
- Chronocoulometry
Es otra versión de chronoamperometry que pueda dar una medición relativamente más exacta de un régimen cinético constante y también ayude a la detección fácil de la adsorción el reactivo en una superficie del electrodo.
Cheriyedath, S. (23 de agosto de 2018). Análisis electroquímico. News medical life sciencies. Recuperado de https://www.news-medical.net/life-sciences/Electrochemical-Analysis-(Spanish).aspx