CYKLICKÁ VOLTAMETRIE APLIKOVANÁ NA POLYFENOLY. Hana KŘÍŽOVÁ Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Technická univerzita v Liberci

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "CYKLICKÁ VOLTAMETRIE APLIKOVANÁ NA POLYFENOLY. Hana KŘÍŽOVÁ Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Technická univerzita v Liberci"

Štěpán Sedlák
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 CYKLICKÁ VOLTAMETRIE APLIKOVANÁ NA POLYFENOLY Hana KŘÍŽOVÁ Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Technická univerzita v Liberci

2 Polarografie [forum.cuni.cz] [expertsmind.com] [cs.wikipedia.org] prof. Jaroslav Heyrovský ( ) 1959 Nobelova cena za chemii polarograf (spolu se Šikatou)

3 CV = dopředný sken + zpětný sken Elektrolyty: Rozpouštědla: Elektrody: Princip: Píky: minerál.kyseliny, hydroxidy, anorg.soli, amoniové soli... H2O, org.rozpouštědla (protická i aprotická), alkoholy, ketony, DMF, kapalný amoniak, halogenalkany... Pt, Au, Ag, C, polovodiče (In-Ti), neušlechtilé kovy... elektrochemická oxidace => anodický pík (píky)...epa, Ipa elektrochemická redukce => katodický pík (píky)...epc, Ipc Epa, Epc = kvalitativní charakteristika Ipa, Ipc = kvantitativní charakteristika Rozpětí potenciálů: Skenovací rychlost: 0-1,2-0 V mv/s

.. Pt, Au, Ag, C, polovodiče (In-Ti), neušlechtilé kovy... elektrochemická oxidace => anodický pík (píky).

4 Voltametrie = E vkládáno mezi pracovní (polarizovatelná) a referentní (nepolarizovatelná) eldu g proudová odezva 1. Přímá DC voltametrie (direct current) - vkládaný E lineárně s časem klesá nebo roste 2. Voltametrie s rotující diskovou eldou - rotace ovlivní tlouštku difuzní vrstvy - dosažení limitního proudu 3. Diferenciální pulzní voltametrie - odstraněním kapacitního proudu - zvýšení citlivosti 10-7 mol/litr 4. Rozpouštěcí voltametrie - zakoncentrování analytu - zvýšení citlivosti až na mol/litr 5. Linear sweep voltammetry - polovina cyklu CV 6. Cyklická voltametrie - dopředný a reverzní sken,10-5 mol/litr [expertsmind.com] [tau.ac.il] [polarogram.usegrid.net]

Voltametrie s rotující diskovou eldou - rotace ovlivní tlouštku difuzní vrstvy - dosažení limitního proudu 3.

5 Nernstova rovnice: RT a red E = E ln zf a ox Ilkovičova rovnice: (limitní difúzní proud - polarografie) Id = n F D m t c 2 3 6

6 Randles-Ševčíkova rovnice: (reverzibilní děje) 5 3/2 ip = 2,69*10 *n *A * D 1/2 *c * ν 1/2 Berzins-Delahayova rovnice: (ireverzibilní děje) I pa = I pc = (n F) 3 (R T) D 2 c v 1 2 ip... píkový proud [A] n... počet přenášených elů 2 A... plocha elektrody [cm ] 2 D... difuzní koeficient [cm /s] 3 c... koncentrace [mol/cm ] v... skenovací rychlost [V/s] T... termodynamická teplota [K] F... Faradayova konstanta ( C/mol)

.. počet přenášených elů 2 A... plocha elektrody [cm ] 2 D... difuzní koeficient [cm /s] 3 c.

7 Reverzibilita elektrochemického děje standardní heterogenní rychlostní konstanta k0 [cm.s-1] 0 elektrochemickou reverzibilitu vystihuje součin k * v1/ pro běžné rychlosti skenování (v~10 10 V/s): 0-1 pro k > 10 cm/s reakce elektrochemicky reverzibilní -5 0 pro k < 10 cm/s reakce elektrochemicky ireverzibilní mezi těmito stavy jsou systémy elektrochemicky quasireversibilní typický reverzibilní systém: ferri / ferrokyanid K3[Fe(CN)6] / K4[Fe(CN)6]

0-1 pro k > 10 cm/s reakce elektrochemicky reverzibilní -5 0 pro k < 10 cm/s reakce elektrochemicky ireverzibilní

8 ROS = reactive oxygen species - obsahují chemicky reaktivní kyslík - radikály, ionty kyslíku, peroxidy i neradikálové sloučeniny - produkty oxidačního metabolismu v těle (enzymatický děj, buněčné dýchání, na konci H2O, ale i nerovnováha - 10% ROS volně do buněk) - exogenní indukce ROS (chemikálie, znečištěné ŽP, záření stres...) - též pozitivní přínos: imunitní funkce (makrofágy), mediátory zánětu - nadbytek = oxidační stres = důsledek: poškození buněk, předčasné stárnutí, degenerativní a nádorová onemocnění... H2O2. O O3 - H ROO. lo C H O2. RO. R. 1 O2

indukce ROS (chemikálie, znečištěné ŽP, záření stres.

9 Antioxidanty 1. primární: redukce/oxidace nebo hydrogenace/dehydrogenace 2. sekundární : poskytnutí volného elu = eliminují radikál, vznik méně nebezpečného radikálu - antioxidační enzymy (superoxid bizmutáza, kataláza) - antioxidační vitamíny (A, C, E) - polyfenoly - antioxidační minerály (Zn, Se)

nebezpečného radikálu - antioxidační enzymy (superoxid bizmutáza,

10 HW: SW: Potentiostat / Galvanostat 12/30/302 Autolab (differential electrometer amplifier) GPES (General Purpose Electrochemical System for Windows - version ) Elektrolyt: syntetické víno (12% etanol v/v, kyselina vinná 0,033 M, ph 3,6) Elektrody: Skelný uhlík (pracovní) Ag/ AgCl (referentní) Pt elektroda (pomocná)

9.007) Elektrolyt: syntetické víno (12% etanol v/v, kyselina vinná 0,033 M, ph

11 Praktické problémy: 1. adsorpce zoxidovaných produktů na povrchu pracovní elektrody => odpověď se snižuje Řešení: důkladné leštění elektrody před každým skenem čisticí protokol : 1 min. nanoaluminium 2 min. ultrazvuk.lázeň důkladné omytí destil.vodou 2. roztřesené křivky - porucha referentní elektrody argentochloridovou elektrodu nutno uchovávat v 3M roztoku KCl, nesmí vyschnout, ne v iontově slabém roztoku (destil.voda) 3. citlivost metody!! - také citlivá na vnesené chyby - málo robustní - 2 měsíce každodenní práce k získání rutiny...

skenem čisticí protokol : 1 min. nanoaluminium 2 min. ultrazvuk.lázeň důkladné omytí destil.vodou 2.

12 1. Závislost proudu na rychlosti skenu 5 3/2 ip = 2,69*10 *n *A * D 1/2 *c * ν 1/2

13 2. Závislost proudu na koncentraci analytu 5 ip = 2,69*10 *n 3/2 *A * D 1/2 *c * ν?? 1/2

14 3. Background - vliv destilované vody

15 4. Čisté voltamogramy mm mm mm

16 5. Cyklovoltamogramy červeného a bílého vína [colourbox.com] Mas Pellier 2010 Les Chais de Bacchus 2008 [prospect.src.org]

17 5. Cyklovoltamogramy extraktů ze slupek a jadérek hroznů slupky - Fratava pecky - Modrý Portugal

18 Absorbance [AU] 6. CV + UV spektrometrie vzorků po ozonizaci a) kyselina askorbová [nm]

19 Absorbance [AU] 6. CV + UV spektrometrie vzorků po ozonizaci b) kyselina tříslová [nm]

20 8. CV biomatrice Moč čistá [alliwaw.wordpress.com] (fyziol.roztok) = drug free matrice (kyselina močová, vitamin C, AK, minerály...) - testování léčiv (DPV, RV)

21 Aplikace organické-anorganické-biologické ANALYTICKÉ - stanovování koncentrací látek (až stopová množství) - redox systémy, těžké kovy v ŽP - biomolekuly (i NK) FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÉ - rovnováhy, kinetika, interakce v roztoku, - mechanismy reakcí, identifikace produktů a meziproduktů

22 Shrnutí 1. Výhody: -5 citlivost! (10 mol/litr) levná metoda malá spotřeba vzorku (mikrolitry) měřené signály = elektrické veličiny 2. Nevýhody: nevhodná pro kvalitativní analýzu agregátní charakter proudu nepříliš robustní metoda adsorpce analytu - čištění elektrody = doplňková metoda = spojení s dalšími analytickými technikami - spektroelektrochemie

23 - elektrochemiluminiscence - CV + UV/VIS spektroskopie [pubs.rsc.org] High - tech metody, hyphenační techniky - CV + IR (EC-FTIR, Fourier transform infrared spectroscopy) - nanoelektrochemie (EC-STM, Scanning tunneling microscope) - CV + NMR (EPR, Electron paramagnetic resonance) - CV + MS (DEMS, Differential electrochemical mass spectrometry) [science.uwaterloo.ca] [Zheng, L. et al.: Enhanced electrocatalytic activity for the oxidation of liquid fuels on PtSn nanoparticles. Electrochimica Acta 56 (27), 2011, p ]

24 Poděkování: SGS č /115 Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Technická univerzita v Liberci Farmaceutická fakulta, Univerzita Karlova v Hr. Králové Farmaceutická fakulta, 1. Univerzita Montpellier, Francie Doc. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D. Univerzita Palackého v Olomouci

25 DĚKUJI ZA POZORNOST [gaiaonline.com]

Podobné dokumenty

Voltametrie (laboratorní úloha)

Voltametrie (laboratorní úloha) Teorie: Voltametrie (přesněji volt-ampérometrie) je nejčastěji používaná elektrochemická metoda, kdy se na pracovní elektrodu (rtuť, platina, zlato, uhlík, amalgamy,...)