Una sola medición solo revela una parte de la información. Un voltamograma muestra lo que ocurre en el electrodo, pero no lo que hacen las moléculas en la solución mientras eso ocurre. La espectroelectroquímica cubre esa laguna al observar la misma reacción simultáneamente con luz y con corriente.
Un potenciostato espectroelectroquímico es un potenciostato configurado precisamente para esto: impulsa la reacción redox mientras un espectrómetro registra la luz. En esta página se explica qué se necesita para montar un sistema de este tipo y qué instrumentos y célula de PalmSens lo hacen posible.
Potenciostatos para espectroelectroquímica
Empieza con el kit completo de espectroelectroquímica o elige el instrumento que mejor se adapte a tus muestras: el PalmSens4 portátil, el EmStat4X inalámbrico o el Nexus de alta sensibilidad.
¿Qué es la espectroelectroquímica?
La espectroelectroquímica es una técnica combinada que aúna un método electroquímico, como la voltametría cíclica o la cronoamperometría, con un método espectroscópico, como la absorbancia UV-Vis, para observar el mismo sistema al mismo tiempo.
El potenciostato provoca una reacción redox en el electrodo de trabajo, mientras que un espectrómetro registra cómo la muestra absorbe o transmite la luz. Un instrumento mide la corriente y la carga; el otro indica qué especies están presentes y en qué cantidad. Dado que ambas señales se registran simultáneamente, es posible identificar mediante su espectro un producto de oxidación o reducción de vida corta antes de que se descomponga.
La electroquímica te indica que se produce una reacción. La espectroscopia te indica qué se forma durante la misma.
¿Por qué combinar la electroquímica con la espectroscopia?
Ambas técnicas aportan información diferente y complementaria. La electroquímica es sensible a la transferencia de electrones y a las velocidades de reacción; la espectroscopia identifica moléculas y realiza un seguimiento de su concentración.
Si se miden por separado, dejan lagunas. Si se miden conjuntamente, permiten asignar un pico redox a una especie coloreada específica, seguir la acumulación de un intermediario en tiempo real y estudiar la cinética y la reversibilidad de una reacción en un solo experimento.
Por eso, la espectroelectroquímica se utiliza en campos como la electrocatálisis, el desarrollo de sensores, la investigación sobre baterías y materiales, y el estudio de compuestos electrocrómicos y redox-activos.
Qué necesita un potenciostato para realizar espectroelectroquímica
La parte electroquímica de una medición espectroelectroquímica consiste en la voltametría cíclica o la cronoamperometría habituales. Lo que distingue a este instrumento es su capacidad para comunicarse con el espectrómetro y la capacidad de resolver corrientes muy pequeñas.
Su característica principal es un puerto auxiliar. Una salida digital del potenciostato activa el espectrómetro, de modo que la luz y la corriente comienzan a registrarse simultáneamente, y una entrada analógica lee la señal del espectrómetro, con lo que la transmitancia en la longitud de onda seleccionada aparece en la misma ventana que el voltamograma.
La sensibilidad es importante porque las celdas ópticamente delgadas contienen poca muestra y las corrientes resultantes son pequeñas. Un amplio conjunto de rangos de corriente baja mantiene esas corrientes a escala con bajo nivel de ruido, y la compatibilidad con CV, cronoamperometría y amperometría multietapa cubre los métodos utilizados en espectroelectroquímica.
¿Qué potenciostato es adecuado para la espectroelectroquímica?
Las fichas de instrumentos anteriores recogen las opciones disponibles; la elección de la más adecuada dependerá de tus muestras y de tu forma de trabajar.
Para la mayoría de los ensayos de espectroelectroquímica UV-Vis, el PalmSens4 es el punto de partida ideal: portátil, alimentado por batería y el instrumento utilizado en la nota de aplicación.
Cuando es necesario que el montaje sea inalámbrico o esté integrado en un equipo compacto e integrado, el EmStat4X es la mejor opción.
Y cuando las corrientes son muy pequeñas, o se busca el menor ruido y la mayor sensibilidad, el Nexus es la opción ideal.
El montaje espectroelectroquímico
Una medición espectroelectroquímica añade una trayectoria óptica a una célula normal de tres electrodos. En la configuración de PalmSens , la célula es una cubeta ItalSens K300 con un electrodo de trabajo de malla de platino, un contraelectrodo de hilo de platino y un electrodo de referencia, de modo que la luz puede atravesar la solución mientras se produce la reacción.
Alrededor de la célula se encuentran un espectrómetro UV-Vis, una fuente de luz, dos fibras ópticas y un soporte para cubetas, estando el potenciostato conectado al espectrómetro mediante un único cable. PalmSens colabora con Avantes en lo relativo a la óptica, por lo que el kit se envía como un conjunto coordinado.
El potenciostato funciona con PSTrace y el espectrómetro con su propio software. Una medición en oscuro y otra de referencia establecen la línea de base; a partir de ahí, el disparador digital mantiene ambas grabaciones sincronizadas.
Desde una sola longitud de onda hasta un espectro 3D completo
Tres mediciones cubren la mayoría de las necesidades. La más sencilla registra la transmitancia en una única longitud de onda durante un barrido de voltametría cíclica, de modo que un aumento o una disminución de la absorbancia se alinea con un pico redox.
El siguiente registra un espectro completo a intervalos durante un experimento de cronoamperometría, lo que permite observar la acumulación de una especie a lo largo del tiempo. El tercero combina un barrido CV con espectros completos en un gráfico tridimensional que representa la longitud de onda en función de la absorbancia y del tiempo o del potencial.
Un ejemplo clásico es el metilviologén. Su forma incolora se convierte en un radical azul al reducirse y absorbe alrededor de los 600 nm, por lo que el cambio de color que detecta el espectrómetro se corresponde directamente con la corriente medida por el potenciostato.
Empieza con el kit de espectroelectroquímica
La forma más rápida de empezar es con el kit de espectroelectroquímica, que combina un potenciostato PalmSens con la célula, los cables y un espectrómetro Avantes a juego, junto con una fuente de luz y fibras.
Envíanos un correo electrónico o llámanos para solicitar un presupuesto o para que te asesoremos sobre qué instrumento se adapta mejor a tus muestras y técnicas.
Páginas relacionadas
Para conocer el método paso a paso, consulta la nota de aplicación sobre espectroelectroquímica. Si quieres tenerlo todo en una sola caja, echa un vistazo al kit de espectroelectroquímica.
Instrumentos: PalmSens4, EmStat4X y Nexus. Conceptos básicos: voltametría cíclica y qué es un potenciostato.
Preguntas más frecuentes
¿Qué es la espectroelectroquímica?
Se trata de una técnica combinada, o «hífenizada», que aplica simultáneamente un método electroquímico y un método espectroscópico a la misma muestra, lo que permite seguir una reacción redox tanto a través de la corriente que genera como de la luz que absorben sus especies.
¿Qué es una célula espectroelectroquímica?
Una célula que permite que la luz atraviese la muestra mientras se realiza una medición con tres electrodos. Normalmente utiliza un electrodo de trabajo ópticamente accesible, como una malla de platino o un electrodo transparente, dentro de una cubeta para que un espectrómetro pueda leer la solución.
¿Qué potenciostato es el más adecuado para la espectroelectroquímica?
El PalmSens4 es adecuado para la mayoría de aplicaciones de espectroelectroquímica UV-Vis y es el instrumento utilizado en la nota de aplicación. El EmStat4X resulta ideal para configuraciones inalámbricas y compactas, mientras que el Nexus es la opción recomendada cuando las corrientes son muy pequeñas o se requiere la máxima sensibilidad.
¿Cómo se sincronizan el potenciostato y el espectrómetro?
A través del puerto auxiliar del potenciostato. Una salida digital activa el espectrómetro al inicio de la medición, y la salida analógica del espectrómetro puede leerse de nuevo en el potenciostato, de modo que ambos resultados aparecen en una misma ventana.
¿Qué técnicas se pueden llevar a cabo?
La electroquímica suele consistir en voltametría cíclica o cronoamperometría. Se puede registrar la transmitancia en una única longitud de onda durante un barrido de CV, un espectro completo a intervalos durante la cronoamperometría, o combinar ambos en un gráfico tridimensional de longitud de onda, absorbancia y tiempo o potencial.
¿Puedo medir algo más que el espectro UV-Vis?
La absorbancia UV-Vis es la combinación más habitual, pero el mismo principio de combinar la electroquímica y la espectroscopia se aplica a otros métodos ópticos. La configuración de PalmSens se basa en la tecnología UV-Vis.