Espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS)
La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) es una técnica electroquímica que permite medir la impedancia de un sistema en función de la frecuencia de una señal de corriente alterna aplicada.
Espectroscopia de impedancia electroquímica: compleja y popular
La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) es una de las técnicas más complejas dentro del campo de la investigación electroquímica. En esta página se presentan los fundamentos de la EIS, incluyendo la señal de excitación y la respuesta registrada. La visualización y el análisis de los datos obtenidos mediante EIS se abordan en los capítulos siguientes.
La Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS) ha ganado mucha atención en los últimos 10 años. Es muy popular por varias razones. Una de ellas es que la EIS permite separar las influencias de los distintos componentes, es decir, la contribución de la resistencia a la transferencia de electrones, la capacidad de doble capa, etc.
Sensible a la superficie
Otra característica destacada de la espectroscopía de impedancia electroquímica es su alta sensibilidad a las propiedades de la superficie, lo que permite detectar cambios que otras técnicas no logran identificar. Por ejemplo, puede revelar modificaciones en capas de polímeros debido al hinchamiento, alteraciones en la superficie por adsorción de proteínas, o la penetración de capas de protección frente a la corrosión.
Como resultado, la espectroscopia de impedancia electroquímica es interesante para la electroquímica analítica, ya que las moléculas pueden detectarse sin un marcador redox activo.
Mientras que la resistencia es la relación entre tensión o potencial y corriente para un sistema de CC (corriente continua), la impedancia es la relación entre tensión o potencial y corriente para los sistemas de CA (corriente alterna).
La naturaleza ondulatoria hace necesario definir la impedancia con dos parámetros. Uno es la impedancia total Z y el otro es el desfase Φ.
Instrumentos recomendados
La Espectroscopia de Impedancia Electroquímica puede realizarse con cualquiera de nuestros instrumentos. Sin embargo, nuestro instrumento estrella es el PalmSens4. Una alternativa es el MultiPalmSens4.
PalmSens4
EIS de alto rendimiento en un dispositivo compacto
- Amplia gama de frecuencias (10 µHz - 1 MHz)
- Autónomo o controlado por PC
- Potente software incluido
MultiPalmSens4
Mediciones EIS multicanal para la investigación avanzada
- Hasta 10 canales en un sistema
- Control independiente o sincronizado
- Compatibilidad total con EIS (10 µHz - 1 MHz)
Ondas periódicas de corriente y tensión
Cuando se consideran las ondas periódicas de corriente y tensión en un sistema EIS, ambas comparten la misma frecuencia, ya que una es generada en respuesta a la otra. Sin embargo, existe un desfase temporal constante entre ellas, conocido como desplazamiento de fase (Φ). Este desplazamiento se mide en grados (°), ya que las ondas suelen representarse como vectores en un sistema de coordenadas polares o como funciones seno (véase la figura 1.1).
La impedancia total se define como la relación entre la amplitud del potencial aplicado y la amplitud de la corriente resultante. Esta impedancia es un número complejo, que puede representarse en el plano complejo mediante coordenadas polares, donde 𝑍 corresponde a la magnitud (o módulo) del vector, y Φ al ángulo de fase.
Con los conocimientos habituales sobre cálculos para números complejos, la impedancia también puede expresarse como la parte real de la impedancia 𝑍', que es la resistencia, y la parte imaginaria 𝑍'' (véase la figura 1.2).
Diagrama de Bode y diagrama de Nyquist
Las dos notaciones son el origen de los dos gráficos más populares para espectros de impedancia: el gráfico de Bode y el gráfico de Nyquist. Más información aquí: Diagrama de Bode y Nyquist.
Un potenciostato mide la impedancia aplicando una onda de potencial al electrodo de trabajo y registra la onda de corriente resultante. A partir de estas dos ondas, el potenciostato calcula 𝑍, Φ, 𝑍' y 𝑍''. El espectro se realiza midiendo estos parámetros para ondas de potencial con diferentes frecuencias.
Frecuencias
Se suele elegir un número fijo por década, porque la mayoría de los gráficos tienen un eje logarítmico. Esto significa que, por ejemplo, se eligen 10 frecuencias entre 10 000 Hz y 1000 Hz, 10 entre 1000 Hz y 100 Hz, etc., frecuencias que suelen ser equidistantes en una escala logarítmica.
PSTrace te permite elegir, si quieres definir el número total de puntos a través de todo el espectro o el número de puntos por década, sea cual sea la opción que elijas, siempre podrás ver una lista de las frecuencias elegidas.
- Espectroscopia de impedancia electroquímica
- La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es una técnica electroquímica para medir la impedancia de un sistema en función de la frecuencia de los potenciales de corriente alterna.
Ver PalmSens4 con EIS hasta 1 MHz Comparar instrumentos con EIS
Véase también:
Preguntas frecuentes
A menudo nos hacen estas preguntas sobre la espectroscopia de impedancia electroquímica.
¿Qué es la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS)?
La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es una técnica electroquímica para medir la impedancia de un sistema en función de la frecuencia de los potenciales de CA. Es bastante popular por múltiples razones.
Una de las razones es que la EIS permite separar las influencias de los distintos componentes, es decir, la contribución de la resistencia a la transferencia de electrones, la capacidad de doble capa, etc.
Otra característica destacada de la espectroscopía de impedancia electroquímica es su alta sensibilidad a las propiedades de la superficie, lo que permite detectar cambios que otras técnicas no logran identificar. Por ejemplo, puede revelar modificaciones en capas de polímeros debido al hinchamiento, alteraciones en la superficie por adsorción de proteínas, o la penetración de capas de protección frente a la corrosión.
Como resultado, la espectroscopia de impedancia electroquímica es interesante para la electroquímica analítica, ya que las moléculas pueden detectarse sin un marcador redox activo.
¿Para qué sirve la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS)?
La espectroscopia de impedancia electroquímica se utiliza para demostrar la presencia de una sustancia concreta en un líquido (normalmente un líquido) y/o para medir su cantidad mediante ondas eléctricas.
Un potenciostato envía estas ondas al líquido que se desea medir y, a partir de la reacción que se produce, un investigador electroquímico puede leer la información que necesita para este fin.
Se puede pensar en analizar/medir el VIH en la sangre o el mercurio en las aguas subterráneas. La ventaja de la espectroscopia de impedancia electroquímica es que la prueba no afecta al fluido, puede realizarse fuera del laboratorio y lleva poco tiempo.