Spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE)
La spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) est une technique électrochimique qui permet de mesurer l'impédance d'un système en fonction de la fréquence du potentiel alternatif.
Spectroscopie d'impédance électrochimique : complexe et populaire
La spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) est l'une des techniques les plus complexes de la recherche électrochimique. Cette page explique les bases de la SIE, c'est-à-dire l'excitation et le signal ainsi que les valeurs enregistrées. La visualisation et l'analyse des données SIE sont expliquées dans les chapitres suivants.
La spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) a fait l'objet d'une attention particulière au cours des dix dernières années. Elle est très populaire pour de multiples raisons. L'une des raisons est que le SIE permet de séparer les influences des différents composants, c'est-à-dire la contribution de la résistance au transfert d'électrons, de la capacité de la double couche, etc.
Sensibilité à la surface
Une autre raison est que la spectroscopie d'impédance électrochimique est très sensible à la surface, ce qui rend visibles de nombreux changements que d'autres techniques ne voient pas, par exemple les changements dans les couches de polymères dus au gonflement, les changements de surface dus à l'adsorption de protéines ou à la pénétration de couches de protection contre la corrosion.
La spectroscopie d'impédance électrochimique est donc intéressante pour l'électrochimie analytique, car elle permet de détecter des molécules sans marqueur actif d'oxydoréduction.
Alors que la résistance est le rapport entre la tension ou le potentiel et le courant pour un système à courant continu (CC), l'impédance est le rapport entre la tension ou le potentiel et le courant pour les systèmes à courant alternatif (CA).
La nature ondulatoire rend nécessaire la définition de l'impédance à l'aide de deux paramètres. L'un est l'impédance totale Z et l'autre le déphasage Φ.
Instruments recommandés
La spectroscopie d'impédance électrochimique peut être réalisée avec n'importe lequel de nos instruments. Cependant, notre instrument phare est le PalmSens4. Une alternative est le MultiPalmSens4.
PalmSens4
SIE haute performance dans un appareil compact
- Large gamme de fréquences (10 µHz - 1 MHz)
- Autonome ou contrôlé par PC
- Logiciel puissant inclus
MultiPalmSens4
Mesures SIE multicanaux pour la recherche avancée
- Jusqu'à 10 canaux dans un système
- Contrôle indépendant ou synchronisé
- Prise en charge complète de la SIE (10 µHz - 1 MHz)
Ondes périodiques de courant et de tension
Si l'on considère les deux ondes périodiques du courant et de la tension, les ondes ont la même fréquence, car une onde provoque l'autre. Il existe un décalage temporel constant entre les deux ondes, appelé déphasage Φ. Son unité est le degré (°), car les ondes sont généralement considérées comme des vecteurs dans un système de coordonnées polaires ou comme une fonction sinusoïdale (voir figure 1.1).
L'impédance totale est le rapport entre l'amplitude du potentiel et l'amplitude du courant. L'impédance résultante est un nombre complexe. Ce nombre peut être exprimé dans le plan complexe en coordonnées polaires en utilisant Z comme longueur du vecteur et Φ comme angle.
Si l'on connaît les calculs sur les nombres complexes, l'impédance peut également être exprimée comme la partie réelle de l'impédance Z', qui est la résistance, et la partie imaginaire Z'' (voir figure 1.2).
Diagramme de Bode et diagramme de Nyquist
Ces deux notations sont à l'origine des deux diagrammes les plus populaires pour les spectres d'impédance : le diagramme de Bode et le diagramme de Nyquist. Pour plus d'informations, voir : Diagramme de Bode et de Nyquist.
Un potentiostat mesure l'impédance en appliquant une onde de potentiel à l'électrode de travail et en enregistrant l'onde de courant qui en résulte. À partir de ces deux ondes, le potentiostat calcule Z, Φ, Z' et Z''. On obtient le spectre en mesurant ces paramètres pour des ondes potentielles de différentes fréquences.
Fréquences
Un nombre fixe par décade est généralement choisi, car la plupart des graphiques ont un axe logarithmique. Cela signifie par exemple que l'on choisit 10 fréquences entre 10 000 Hz et 1000 Hz, 10 entre 1000 Hz et 100 Hz, etc., ces fréquences étant généralement équidistantes sur une échelle logarithmique.
PSTrace vous permet de choisir si vous voulez définir le nombre total de points sur l'ensemble du spectre ou le nombre de points par décade, quelle que soit l'option choisie, vous pouvez toujours voir une liste des fréquences choisies.
- Spectroscopie d'impédance électrochimique
- La spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) est une technique électrochimique permettant de mesurer l'impédance d'un système en fonction de la fréquence du potentiel alternatif.
Voir PalmSens4 avec SIE jusqu'à 1 MHz Comparer les instruments avec le SIE
Voir aussi
Questions fréquemment posées
Ces questions sur la spectroscopie d'impédance électrochimique nous sont souvent posées.
Qu'est-ce que la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) ?
La spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) est une technique électrochimique qui permet de mesurer l'impédance d'un système en fonction de la fréquence du potentiel alternatif. Elle est très populaire pour de multiples raisons.
L'une des raisons est que le SIE permet de séparer les influences des différents composants, c'est-à-dire la contribution de la résistance au transfert d'électrons, de la capacité de la double couche, etc.
Une autre raison est que la spectroscopie d'impédance électrochimique est très sensible à la surface, ce qui rend visibles de nombreux changements que d'autres techniques ne voient pas, par exemple les changements dans les couches de polymères dus au gonflement, les changements de surface dus à l'adsorption de protéines ou à la pénétration de couches de protection contre la corrosion.
La spectroscopie d'impédance électrochimique est donc intéressante pour l'électrochimie analytique, car elle permet de détecter des molécules sans marqueur actif d'oxydoréduction.
À quoi sert la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) ?
La spectroscopie d'impédance électrochimique est utilisée pour démontrer la présence d'une substance particulière dans un liquide (généralement) et/ou pour mesurer sa quantité à l'aide d'ondes électriques.
Un potentiostat envoie ces ondes au liquide à mesurer et, à partir de la réaction qui en résulte, un chercheur en électrochimie peut lire les informations dont il a besoin à cette fin.
On peut penser aux tests/mesures du VIH dans le sang ou du mercure dans les eaux souterraines. L'avantage de la spectroscopie d'impédance électrochimique est que le test n'affecte pas le fluide, qu'il peut être effectué en dehors du laboratoire et qu'il prend peu de temps.