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10.19 : ボルタモグラム: 概要

ボルタモグラムは、印加電位の関数としての電流プロットであり、電気化学システムに関する洞察を提供します。ボルタモグラムの形状は、電流の測定方法と対流 (流体の動きによる熱伝達) の有無によって異なります。

ボルタモグラムの形状

ボルタモグラムの形状は、酸化還元プロセス中の分析物の動作を反映します。流体力学的ボルタンメトリーでの撹拌などの対流がある場合、プロットは S 字型になり、電流は残留電流から分析物の酸化または還元電位での限界電流まで増加します。この限界電流は、電極への質量移動を制御する拡散層の厚さが流体の動きにより一定のままであるため発生します。

拡散層は対流なしで時間の経過とともに成長し、ピーク形状のボルタモグラムにつながります。ピーク電流は、分析物の還元または酸化速度が最大に達し、その後拡散層の拡大により減少するポイントを表します。これら 2 つの異なる形状 (シグモイドとピーク) は、電気化学システムの物質輸送と反応速度論を理解するために不可欠です。

定量的アプリケーション

ボルタモグラムには、重要な定量的用途もあります。限界電流は、溶液中の分析物の濃度に正比例します。この関係は、流体力学的ボルタンメトリーなどの分析技術で、分析物の濃度を計算するために使用されます。限界電流を測定することで、化学者は溶液中の物質の量を正確に判断できます。これは、環境分析、医薬品、および産業モニタリングのアプリケーションにとって重要です。

定性的アプリケーション: 標準状態電位

濃度測定に加えて、ボルタモグラムは、酸化還元反応の標準状態電位を決定することで定性データを提供します。ボルタモグラムのピーク電位をネルンストの式とともに使用して、分析物の酸化還元電位を計算できます。この電位は、標準条件下で物質が酸化または還元される可能性についての洞察を提供します。

ボルタンメトリーは、ボルタモグラムの対称性と形状に基づいて可逆反応と不可逆反応を区別するのにも役立ちます。可逆反応は対称的なピークを示しますが、不可逆プロセスはより非対称性を示します。

ボルタモグラムは、定性的および定量的な電気化学分析に不可欠なツールとして機能します。そのシグモイドまたはピークである形状は、電気化学反応の性質に関する洞察を提供し、電流と電位の関係は分析物の濃度と酸化還元電位の正確な決定を可能にします。これにより、ボルタンメトリーは電気化学システムを研究するための多目的な手法になります。

タグ

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