Introducción
Los cables de sensado, también conocidos como cables de sensado de trabajo, son comunes para muchas marcas de potenciostatos. PalmSens utiliza el cable sensor en todos los modelos que pueden suministrar 100 mA o más. Esto plantea la pregunta de por qué se recomienda u obliga el uso de un cable sensor. Este artÃculo es una introducción al cable sensor, incluyendo las razones de su importancia y cuándo se utiliza.
- Finalidad de una pista Sense
- El potenciostato utiliza el potencial medido por el cable de detección para corregir la caÃda de IR dentro del cable del electrodo de trabajo. El cable sensor mide el potencial en el electrodo de trabajo sin que circule corriente. Debido a su estado sin corriente, no se produce caÃda de IR en el cable sensor y se mide el potencial aplicado en el electrodo de trabajo.
Cuatro o cinco Leads
La mayorÃa de los instrumentos PalmSenstienen cables que terminan en cuatro clavijas con conectores banana de 2 mm. Estos enchufes muestran etiquetas y colores.
- La clavija roja es el cable del electrodo de trabajo.
- La clavija azul es el cable del electrodo de referencia.
- La clavija negra es el cable del contraelectrodo.
- La clavija verde es el cable de tierra.
- El enchufe amarillo es un BiPot (o un cable sensor hasta 2021).
- La clavija blanca es un cable sensor.
PalmSens3, PalmSens4 y MultiPalmSens4 están disponibles como bipotenciostatos. Un bipotenciostato tiene dos electrodos de trabajo. El quinto conductor de sus cables es un enchufe amarillo, que es el conductor del segundo electrodo de trabajo.
El EmStat3+ y el EmStat4 HR también tienen el quinto cable. También es un enchufe amarillo o blanco o, si tiene un cable más antiguo, un enchufe rojo brillante. Estas clavijas son apilables y se utilizan para el cable sensor, también conocido como sensor de trabajo.
CaÃda de potencial óhmico a altas corrientes
La ley de Ohm es bien conocida (ecuación 1) y, normalmente, se lee como "Para aumentar el flujo de corriente a través de una resistencia, necesito aumentar el potencial proporcionalmente". Esto es correcto, pero también lo es otra consecuencia: "Cuando una corriente fluye a través de una resistencia óhmica, creará una caÃda de potencial".
Muchos electroquÃmicos son conscientes de esa caÃda de potencial. En la mayorÃa de los experimentos y celdas, la caÃda es insignificante, pero si hay una gran resistencia no compensada en una celda, la caÃda de potencial puede ser significativa. Sin embargo, esto se tratará con más detalle cuando se hable de la compensación de la caÃda de IR.
El mismo principio de una caÃda de potencial óhmica puede observarse a través del cable de un potenciostato. El cable es una resistencia óhmica, y la corriente de la célula circula a través de él provocando una caÃda de potencial óhmica. Un cable sensor PalmSens tÃpico tiene una resistencia de 0,2 Ohm. Si está midiendo una corriente de 1 µA, la caÃda óhmica es de 0,2 µV. Esto es insignificante. Una corriente de 100 mA provoca una caÃda óhmica de 20 mV. El resultado serÃa que tu electrodo experimenta 20 mV menos de lo que esperas. Dependiendo de tu experimento, esto podrÃa ser una diferencia de potencial significativa.
Corrección por la corriente libre Sense Lead
La caÃda óhmica a través del cable puede corregirse con un cable sensor. El cable sensor tiene una función similar a la del electrodo de referencia. Mide una diferencia de potencial y se supone que no fluye corriente. Lo ideal es que no fluya corriente, pero en realidad se necesita una corriente muy pequeña para medir el potencial.
El cable sensor está conectado al electrodo de trabajo. Mide el potencial en el electrodo de trabajo sin que circule corriente. Debido a su estado sin corriente, no se produce caÃda de IR en el cable sensor y se mide el potencial aplicado en el electrodo de trabajo. El potenciostato puede utilizar esta información para corregir la caÃda de IR dentro del cable del electrodo de trabajo.
Esto significa que si la corriente en el electrodo de trabajo multiplicada por la resistencia del cable del electrodo de trabajo alcanza una caÃda de potencial significativa, se necesita un cable sensor para compensar la caÃda óhmica.
Esta es también la razón por la que la mayorÃa de los potenciostatos diseñados por PalmSens no tienen un cable sensor. La mayorÃa de nuestros potenciostatos soportan corrientes de hasta 30 mA, 20 mA o 3 mA. Estas corrientes conducen a una caÃda óhmica de 6 - 0,6 mV dentro del cable del electrodo de trabajo, que no es significativa para la mayorÃa de las configuraciones.
Los EmStat3+ y EmStat4 HR admiten corrientes de hasta 100 mA y 200 mA, lo que se traduce en una importante caÃda de potencial.
Mediciones con 2, 3 y 4 electrodos
La mayorÃa de los instrumentos de PalmSenssólo ofrecen una configuración de 2 ó 3 electrodos. El EmStat4 HR también es adecuado para una configuración de 4 electrodos. Para comprender el propósito de la medición con 4 electrodos, en esta sección se analizará cada configuración (2, 3 y 4 electrodos).
Configuración de 2 electrodos
Para hacer una configuración de 2 electrodos, basta con combinar el electrodo contador y el de referencia. El contraelectrodo de nuestros cables es apilable, por lo que puede combinarlos cómodamente. Conecte el cable del electrodo de trabajo (y el sensor) a un electrodo y el cable combinado del electrodo de referencia y el contador al otro.
Durante una medición en una configuración de 2 electrodos, el potencial se aplicará entre los dos electrodos y la corriente fluirá entre los mismos dos electrodos (véase la figura 2). Esto significa que el potencial aplicado incluye la caÃda de potencial a través de la interfaz del electrodo de trabajo, la caÃda de potencial a través de la solución y la caÃda de potencial a través de la interfaz del contraelectrodo. Cualquier cambio en el contraelectrodo influirá en el resultado. Si se espera que el contraelectrodo sea estable durante la medición debido a corrientes bajas o a una duración corta de la medición, puede utilizar esta configuración casi equivalente a una configuración de 3 electrodos. De lo contrario, esta configuración sólo se utiliza para aplicaciones en las que el potencial completo de la célula es un parámetro interesante, por ejemplo, pilas de combustible o baterÃas.
Configuración de 3 electrodos
La configuración de 3 electrodos es la más común durante las mediciones electroquÃmicas. En esta configuración, el electrodo de trabajo (y el sensor) transportarán corriente y potencial, al igual que en la configuración de 2 electrodos. El contraelectrodo seguirá transportando la corriente, pero el potencial se controla entre el electrodo de trabajo y el de referencia (véase la figura 3).
Esto tiene la ventaja de que la caÃda de potencial a través de la interfaz de los contraelectrodos no se incluye en el potencial aplicado. Otra ventaja es que el electrodo de referencia no lleva corriente y, por tanto, mantendrá un potencial estable durante la medición. Esto significa que el potencial del electrodo de trabajo es más preciso.
Configuración de 4 electrodos
En la configuración de 4 electrodos, el electrodo de trabajo se divide en dos electrodos: el electrodo de trabajo y el sensor. El potencial se aplica entre el electrodo sensor y el electrodo de referencia. La corriente fluye entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo.
De este modo, las caÃdas de potencial a través de las interfaces del contador o de los electrodos de trabajo y, por tanto, las reacciones correspondientes no contribuyen a esta medición. Sólo contribuyen los procesos a través de la solución y los obstáculos, por ejemplo, una membrana, entre el electrodo sensor y el de referencia.
Esta configuración sólo suele utilizarse para investigar electrolitos en estado sólido, membranas o interfaces lÃquido-lÃquido.
El Sense Lead de EmStat3+ y EmStat4 HR
El Sense Lead de un EmStat3+
El(Multi)EmStat3+ fue el primer dispositivo desarrollado por PalmSens que incluÃa un cable sensor. El cable sensor sólo está activo si el rango de 100 mA del EmStat3+ está activado en PSTrace. De lo contrario, el cable de detección permanecerá inactivo y no es necesario conectarlo a nada.
El cable sensor es un enchufe apilable de color rojo brillante (cables antiguos) o amarillo. Puede conectar cómodamente la clavija del electrodo de trabajo a la parte posterior del cable sensor. El electrodo de trabajo y el cable sensor combinados se colocan de la misma forma que el enchufe del electrodo de trabajo normal.
Si el cable sensor no está conectado mientras se ha seleccionado 100 mA, el control de potencial no funcionará, ya que depende del potencial medido por el cable sensor.
Si el cable sensor no está conectado y no se han seleccionado los 100 mA, la medición seguirá funcionando, pero puede haber ruido adicional. Esto es sólo el resultado de un enchufe extra y conexiones en su sistema, que son más antenas para el ruido.
Dado que el cable sensor sólo se utiliza cuando los 100 mA están activos, el EmStat3+ no se recomienda para mediciones de 4 electrodos.
El Sense Lead de un EmStat4 HR
El EmStat4 HR es el sucesor del EmStat3+ y puede medir o aplicar corrientes de hasta 200 mA. En consecuencia, está equipado con un cable sensor. Esto se aplica a todos los productos basados en el EmStat4 HR, por ejemplo, el EmStat4S HR y el EmStat4M HR.
El cable sensor siempre está activo y debe conectarse al electrodo de trabajo, excepto si está realizando una medición con 4 electrodos.
Si el cable sensor no está conectado, el control de potencial no funcionará, ya que depende del potencial medido por el cable sensor.
El cable sensor termina en una clavija amarilla apilable, para que pueda conectar cómodamente la clavija del cable del electrodo de trabajo. El electrodo de trabajo y el cable sensor combinados se colocan de la misma forma que el enchufe del electrodo de trabajo normal. El EmStat4 HR es adecuado para mediciones con 4 electrodos.
Descubra EmStat4S HR con Sense Lead