Zyklische Voltammetrie
Die zyklische Voltammetrie ist ein bekanntes Verfahren zum Nachweis des Vorhandenseins einer Substanz in einer bestimmten Flüssigkeit durch Zeichnen eines Graphen mit einer charakteristischen Wellenlinie. Das Diagramm hat eine typische, erkennbare Form, bei der der Elektronenfluss (Strom: i) in Volt gegen das Potential (E) gemessen wird.
Was ist zyklische Voltammetrie?
Grafische Darstellung der zyklischen Voltammetrie (oder Voltammogramm)
Die typische Form der zyklischen Voltammetrie (Abbildung 1) ergibt sich aus der Art und Weise, wie ein elektrochemisches Experiment normalerweise aufgebaut ist. Es gibt grob zwei Gruppen von Messungen, die als Voltammogramme aufgezeichnet werden: gepulste Techniken und lineare Sweeps. Der Schwerpunkt dieses Themas ist der lineare Sweep.
Die typische Form eines Voltammogramms besteht grob aus vier Phasen, die eine elektrochemische Reaktion in Ihrem Experiment darstellen. Im Folgenden wird jede Phase einzeln erläutert.
Exponentiell steigende Tendenz
Um das Vorhandensein einer bestimmten Substanz in einer Flüssigkeit zu untersuchen, wird mit Hilfe eines Potentiostaten ein Potential an eine Elektrode in der Flüssigkeit angelegt. Dieses Potential wird linear um einen festen Wert pro Zeitspanne erhöht.
Das Potential der Elektrode führt zu einer Reaktion der Substanz. Das anfängliche kathodische (negative) Potential, bei dem keine Reaktion stattgefunden hat, wandelt sich in ein anodisches (positives) Potential. Die Elektrode beginnt, Elektronen von der Substanz in der Flüssigkeit zu sich zu ziehen. Die Kurve zeigt nun einen exponentiell ansteigenden Trend, d. h. mit steigendem Potential nimmt der Strom zu.
Die Kurve flacht ab und erreicht ihren höchsten Punkt
Nach Erreichen des so genannten Redoxpotentials flacht der anfängliche exponentielle Anstieg der Kurve ab. Ursache ist die abnehmende Stoffmenge vor der Elektrode, die ebenfalls zu einem Elektronenmangel führt, bis schließlich keine Elektronen mehr zum Anziehen vorhanden sind. Die Kurve ist an ihrem höchsten Punkt angelangt.
Die Kurve fällt ab
Das Potential wird weiterhin in Richtung anodischer (positiver) Potentiale erhöht. Dennoch nimmt der Strom ab, weil immer weniger Substanz zum Sammeln übrig ist.
Durch Diffusion wird der Stoff zur Elektrode transportiert. Alle Stoffe, die die Elektrode erreichen, werden sofort umgewandelt. Ein weiterer Anstieg des Potentials führt nicht zu einem Anstieg des Stroms. Der Strom wird durch die Diffusion neuer Stoffe zur Elektrode hin begrenzt.
Untere Kurve
Es gibt keinen Grund, das Potential weiter zu erhöhen. Bei der zyklischen Voltammetrie fällt das Potential wieder linear ab. Dieser Potentialabfall bewirkt die untere Kurve, die genau den gleichen Gradienten wie die obere Kurve des Voltammogramms aufweist, dann aber umgekehrt.
Die Substanz, die während des anodischen Anstiegs umgewandelt wurde, wird nun wieder reduziert (nimmt Elektronen auf)
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- Zyklische Voltammetrie
- Eine Methode zum Nachweis des Vorhandenseins einer Substanz in einer bestimmten Flüssigkeit durch Zeichnen einer Grafik mit einer charakteristischen Wellenlinie. Das Diagramm hat eine typische, erkennbare Form, bei der der Elektronenfluss (Strom: I) in Ampere gegen das Potential (E) in Volt gemessen wird.
Artikelserie 'Zyklische Voltammetrie - die meistgenutzte Technik'
Für Leser, die mehr über die zyklische Voltammetrie erfahren möchten, haben wir eine Reihe von vier Artikeln über diese elektrochemische Technik veröffentlicht. In diesen Artikeln gehen wir näher auf das Thema ein und besprechen einige Experimente mit der zyklischen Voltammetrie.
- Zyklische Voltammetrie: Eine Einführung
- Zyklische Voltammetrie: Was ist ein zyklisches Voltammogramm?
- Zyklische Voltammetrie: Welche Informationen kann ein CV liefern?
- Zyklische Voltammetrie: Untersuchung von katalytischen Prozessen
Darüber hinaus bieten wir einige PDFs mit aktuellen Experimenten an, bei denen die zyklische Voltammetrie zum Einsatz kommt.