Spektroelektrokimyo - Spectroelectrochemistry

Spektroskopik va elektrokimyoviy usullar, spektroelektrokimyoni tashkil qiladi

Spektroelektrokimyo (SEC) - bu bir-birini to'ldiruvchi kimyoviy ma'lumotlar bo'lgan ko'p javobli analitik metodlar to'plami (elektrokimyoviy va spektroskopik ) bitta tajribada olinadi. Spektroelektrokimyo elektrod jarayonida sodir bo'ladigan hodisalar haqida to'liq tasavvur beradi.[1][2][3][4][5] Birinchi spektroelektrokimyoviy tajribani Kuvana tomonidan amalga oshirildi 1964.[6]

Spektroelektrokimyoviy tajribalarning asosiy maqsadi bir vaqtning o'zida, vaqt bo'yicha va joyida holda olishdir elektrokimyoviy va spektroskopik elektrod yuzasida sodir bo'ladigan reaktsiyalar to'g'risida ma'lumot.[1] Texnika asoslari nurlarining o'zaro ta'sirini o'rganishdan iborat elektromagnit nurlanish ushbu reaktsiyalarda ishtirok etadigan birikmalar bilan. Optik va elektr signalining o'zgarishi elektrod jarayonining evolyutsiyasini tushunishga imkon beradi.

Spektroelektrokimyo asosidagi usullar:

  • Elektrokimyo, bu elektr energiyasi va kimyoviy o'zgarishlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirni o'rganadi. Ushbu uslub bizga elektronlarni uzatish jarayonlarini o'z ichiga olgan reaktsiyalarni tahlil qilishga imkon beradi (oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalar).[7]

Spektroelektrokimyo molekulyar, termodinamik va kinetik elektronlarni o'tkazish jarayonida ishtirok etadigan reaktivlar, mahsulotlar va / yoki qidiruv mahsulotlarning ma'lumotlari.[1][2][3][4][5]

Spektroelektrokimyoviy texnikaning tasnifi

Turli xil narsalar mavjud spektroelektrokimyoviy texnika spektroskopik va elektrokimyoviy texnikaning kombinatsiyasiga asoslangan. Elektrokimyoga nisbatan eng ko'p ishlatiladigan usullar quyidagilardir:

  • Xronoamperometriya, ishlaydigan elektrodga potentsialning doimiy farqini qo'llash orqali oqim intensivligini vaqt funktsiyasi sifatida o'lchaydi.
  • Xronopotentiometriya, bu doimiy oqimni qo'llash orqali vaqt funktsiyasi sifatida potentsial farqini o'lchaydi.
  • Voltammetriya, ishlaydigan elektrod potentsialining chiziqli o'zgarishi funktsiyasi sifatida oqim o'zgarishini o'lchaydi.
  • Pulse texnikasi, potentsial farqi funktsiyasi sifatida oqim o'zgarishini o'lchaydigan, ishlaydigan elektrodga impuls potentsial funktsiyalarini qo'llaydigan.

Spektroelektrokimyoviy texnikaning umumiy tasnifi tanlangan spektroskopik texnikaga asoslangan.

Ultraviyole ko'rinadigan yutilish spektroelektrokimyosi

Ultraviyole ko'rinadigan yutilish (UV-Vis) spektroelektrokimyo bu yutilishini o'rganadigan usuldir elektromagnit nurlanish spektrning UV-Vis mintaqalarida, molekulalarning elektron darajalariga bog'liq molekulyar ma'lumot beradi.[10] U sifatli va miqdoriy ma'lumotni ham beradi. UV-Vis spektroelektrokimyosi birikmalar va materiallarni tavsiflashga yordam beradi, kontsentratsiyalarni va assimilyatsiya koeffitsientlari, diffuziya koeffitsientlari, formal potentsiallar yoki elektronlarni o'tkazish tezligi kabi turli xil parametrlarni aniqlaydi.[11][12]

Fotolüminesans spektroelektrokimyo

Fotolüminesans (PL) - bu ba'zi bir birikmalarning o'ziga xos xususiyatini o'zlashtirgandan so'ng qobiliyati bilan bog'liq hodisa elektromagnit nurlanish, emissiyasi orqali pastroq energiya holatiga tushing fotonlar. Ushbu spektroelektrokimyoviy texnika ushbu birikmalar bilan cheklangan lyuminestsent yoki lyuminestsent xususiyatlari. Tajribalarga qattiq aralashilmoqda atrof-muhit yorug'ligi.[1] Ushbu uslub tarkibiy ma'lumotlar va miqdoriy ma'lumotlarni juda yaxshi beradi aniqlash chegaralari.[8]

Infraqizil spektroelektrokimyo

Infraqizil spektroskopiya molekulalarni yutib olishiga asoslanadi elektromagnit nurlanish ularning tebranish tuzilishi bilan bog'liq xarakterli chastotalarda. Infraqizil (IQ) spektroelektrokimyo - bu mavjud bo'lgan bog'lanishlar qarshiligi, qattiqligi va soniga qarab molekulalarni tavsiflashga imkon beruvchi usuldir. Shuningdek, u birikmalar mavjudligini aniqlaydi, reaktsiya paytida turlarning konsentratsiyasini, birikmalar tuzilishini, kimyoviy bog'lanish xususiyatlarini va boshqalarni aniqlaydi.[10]

Raman spektroelektrokimyosi

Raman spektroelektrokimyosi ga asoslangan noaniq tarqalish yoki Raman sochilib ketmoqda ning monoxromatik nur ma'lum bir molekulaga zarba berganda, bu molekulaning tebranish energiyasi haqida ma'lumot beradi. Raman spektri molekulalarning tuzilishi va tarkibi haqida juda aniq ma'lumot beradi, masalan, ularning haqiqiy barmoq izlari.[1]

Rentgen spektroelektrokimyo

Rentgen spektroelektrokimyo elektrod jarayonida yuqori energiyali nurlanishning moddalar bilan o'zaro ta'sirini o'rganadigan texnikadir. X-nurlari so'rilish, emissiya yoki tarqalish hodisalarini kelib chiqishi mumkin, bu sodir bo'layotgan hodisaga qarab miqdoriy va sifatiy tahlillarni amalga oshirishga imkon beradi.[8][9][10] Ushbu jarayonlarning barchasi o'z ichiga oladi elektron o'tish ishtirok etgan atomlarning ichki qatlamlarida. Xususan, jarayonlarini o'rganish qiziq nurlanish, singdirish va emissiya elektronlarni uzatish reaktsiyasi paytida sodir bo'ladi. Ushbu jarayonlarda elektronning ko'tarilishi yoki bo'shashishi atomning tashqi qobig'i va ichki qobig'i o'rtasida sodir bo'lishi mumkin.

Yadro magnit-rezonansli spektroelektrokimyo

Yadro magnit-rezonansi (NMR) - bu yadro rezonans chastotalarining kimyoviy siljishi tufayli molekulalar haqida fizik, kimyoviy, elektron va strukturaviy ma'lumotlarni olish uchun ishlatiladigan usuldir. aylantiradi namunada. Uning elektrokimyoviy texnika bilan birikmasi zaryadlarni uzatish jarayonida funktsional guruhlar, topologiya, dinamikasi va eritmadagi molekulalarning uch o'lchovli tuzilishi to'g'risida batafsil va miqdoriy ma'lumotlarni taqdim etishi mumkin. Ostidagi maydon NMR cho'qqisi, tarkibni miqdoriy jihatdan aniqlash uchun kiritilgan burilishlar soni va tepalik integrallari nisbati bilan bog'liq.

Elektron paramagnit rezonans spektroelektrokimyosi

Elektron paramagnitik rezonans (EPR) - bu aniqlashga imkon beradigan usul erkin radikallar kimyoviy yoki biologik tizimlarda hosil bo'lgan. Bundan tashqari, u simmetriyani o'rganadi va elektron tarqatish ning paramagnetik ionlari. Bu juda aniq texnikadir, chunki magnit parametrlari har bir ionga xosdir yoki erkin radikal.[13] Ushbu texnikaning fizik printsiplari shunga o'xshashdir NMR, lekin taqdirda EPR, yadro o'rniga elektron spinlar hayajonlanadi, bu ma'lum elektrod reaktsiyalarida qiziq.

SEC o'lchovlarining ayrim turlari (yutilish, emissiya, Ramanning tarqalishi) bilan ekranga bosilgan elektrod. Rasmda uchta elektrod tizimi ko'rsatilgan: ishchi elektrodga mos keladigan markaziy disk; yordamchi yoki qarshi elektrodga mos keladigan eng katta yoyi bo'lgan yarim doira; va eng kichik yoyi bo'lgan yarim doira, mos yozuvlar elektrodidir.

Afzalliklari va ilovalari

Spektroelektrokimyoning ko'p qirraliligi bir nechtasini ishlatish imkoniyati tufayli ortib bormoqda elektrokimyoviy o'rganish maqsadi va qiziqadigan ma'lumotlarga qarab turli spektral mintaqalardagi texnikalar.[12]

Spektroelektrokimyoviy texnikaning asosiy afzalliklari:

  • Bir vaqtning o'zida ma'lumot turli xil usullar bilan bitta tajribada olinadi, selektivlik va sezgirlikni oshiradi.
  • Ham sifatli, ham miqdoriy ma'lumot olish mumkin.
  • Kelajakda tahlil qilish uchun tejab, oz miqdordagi namuna bilan ishlash imkoniyati.[1]

Texnikaning yuqori ko'p qirraliligi tufayli dastur doirasi ancha keng.[1][2][3][4][5][14]

  • Organik va noorganik materiallarning xarakteristikasi, bu signal (elektr, yorug'lik va boshqalar) ta'sirida materialning tuzilishi va xususiyatlarini tushunishga imkon beradi.
  • Optik va elektr reaksiyalariga asoslangan, bir xil namunadagi ikkita mustaqil signalni berishga qodir bo'lgan va o'z-o'zini tasdiqlashni taklif qiladigan spektroelektrokimyoviy sensorlarni ishlab chiqish.
  • Biotexnologiya, biokimyo yoki tibbiyotdagi turli xil jarayonlar va molekulalarni o'rganing.
  • Energiya yoki kabi sohalarda yangi materiallarning o'ziga xos xususiyatlarini va xususiyatlarini aniqlang nanotexnologiya.

Adabiyotlar

  1. ^ a b v d e f g Garoz, Ruiz, Iso; Perales - Rondon, Xuan Viktor; Heras, Aranzazu; Kolina, Alvaro (2019 yil 5 aprel). "Spektroelektrokimyoviy zondlash: dolzarb tendentsiyalar va muammolar". Elektroanaliz. 31 (7): 1254–1278. doi:10.1002 / e'lon.201900075.
  2. ^ a b v Keys, Tia E.; Forster, Robert J. (2007). Elektrokimyo bo'yicha qo'llanma (1-nashr). Amsterdam, Gollandiya: Elsevier. ISBN  9780444519580.
  3. ^ a b v Kaim, Volfgang; Fidler, yanvar (2009). "Spektroelektrokimyo: ikki dunyoning eng yaxshisi". Kimyoviy jamiyat sharhlari. 38 (12): 3373–3382. doi:10.1039 / b504286k. PMID  20449056.
  4. ^ a b v Lozeman, Jasper J. A.; Fyer, Paskal; Olthuis, Vouter; Odijk, Matyo (2020). "Spektroelektrokimyo, elektrokimyoni spektroskopik usullar bilan gifenlash orqali elektrod jarayonlarini vizualizatsiya qilish kelajagi". Tahlilchi. 145 (7): 2482–2509. Bibcode:2020Ana ... 145.2482L. doi:10.1039 / c9an02105a. PMID  31998878.
  5. ^ a b v Chay, Yanling; Chju, Tszijun; Chjou, Syuzan; Chju, Chengjou; Dong, Shaojun (2018). "Spektroelektrokimyoning so'nggi yutuqlari". Nano o'lchov. 10 (7): 3089–3111. doi:10.1039 / c7nr07803j. PMID  29379916.
  6. ^ Kuvana, Teodor.; Darlington, R. K .; Lidi, D. V. (1964 yil sentyabr). "Supero'tkazuvchilar shisha ko'rsatkichlari elektrodlari yordamida elektrokimyoviy tadqiqotlar". Analitik kimyo. 36 (10): 2023–2025. doi:10.1021 / ac60216a003.
  7. ^ Elgrishi, Noemiya; Rountree, Kelley J.; Makkarti, Brayan D. Rountri, Erik S.; Eyzenhart, Tomas T.; Dempsi, Jillian L. (2017 yil 3-noyabr). "Tsiklik voltmetriya bo'yicha yangi boshlanuvchilar uchun amaliy qo'llanma". Kimyoviy ta'lim jurnali. 95 (2): 197–206. doi:10.1021 / acs.jchemed.7b00361.
  8. ^ a b v Braun, Robert D. (2006). Instrumental tahlilga kirish (5-nashr). Nyu-York, Amerika Qo'shma Shtatlari: W.H. Freeman & Co Ltd. ISBN  978-8188449156.
  9. ^ a b Skoog, Duglas; Xoller, Jeyms F; Crouch, Stenli (2001). Principios de análisis instrumental (6 nashr). Meksika: TIKILISHNI O'RGANISH. 481-498 betlar. ISBN  9788578110796.
  10. ^ a b v Atkins, Piter Jons L. (2010). Kimyoviy printsiplar: tushuncha izlash (5-nashr). Nyu-York, Amerika Qo'shma Shtatlari: W H Freeman & Co Ltd. ISBN  978-1429209656.
  11. ^ Garoz, Ruiz, Iso; Perales ‐ Rondon, Xuan V.; Heras, Aranzazu; Kolina, Alvaro (2019 yil 3-may). "Kvant nuqtalarining spektroelektrokimyosi". Isroil kimyo jurnali. 59 (8): 679–694. doi:10.1002 / ijch.201900028.
  12. ^ a b Ibanes, Devid; Garoz-Ruiz, Iso; Heras, Aranzazu; Kolina, Alvaro (2016 yil 28-iyul). "Bir vaqtning o'zida UV-ko'rinadigan yutilish va Raman spektroelektrokimyosi". Analitik kimyo. 88 (16): 8210–8217. doi:10.1021 / acs.analchem.6b02008. hdl:10259/4945. PMID  27427898.
  13. ^ Brudtvig, Gari V. (1995). "Elektron paramagnitik rezonans spektroskopiyasi". Enzimologiya usullari. 246 (C): 536-555. doi:10.1016/0076-6879(95)46024-1. PMID  7752937.
  14. ^ Mortimer, R.J. (2016). Spektroskopiya va spektrometriya entsiklopediyasi (3-nashr). Elsevier. ISBN  9780128032244.