Espectroelectroquímica
La espectroelectroquímica (SEC) és un conjunt de tècniques d'anàlisis multi-resposta en les que a través d'un únic experiment s'obté informació química complementària de caràcter electroquímic i espectroscópico sobre un determinat sistema químic. La espectroelectroquímica proporciona una visió global dels fenomens que tenen lloc durant un procés electródico.[1][2][3][4][5] El primer experiment espectroelectroquímico va ser realisat per Kuwana en 1964.[6]
L'objectiu principal en els experiments espectroelectroquímicos és obtindre informació electroquímica i espectroscópica in-situ, simultànea i resolta en el temps sobre reaccions que té lloc en la superfície d'un electrodo.[1] El fonament de la tècnica consistix en estudiar l'interacció d'un fes de radiació electromagnètica en les espècies participants en estes reaccions. Les variacions de les senyals òptica i elèctrica nos permeten comprendre l'evolució del procés electródico.[1][2][3][4][5]
Les tècniques en les que es basa la espectroelectroquímica són:
- La electroquímica, que estudia l'interacció entre l'energia elèctrica i el canvi químic que permet analisar les reaccions que involucren transferència d'electrons (reaccions redox).[7]
- La espectroscopía, que estudia l'interacció entre la radiació electromagnètica i la matèria, per mig d'absorció, dispersió o emissió d'energia radiant.[8][9]
La espectroelectroquímica aporta informació molecular, termodinàmica i cinètica dels reactius, productes i composts intermijos a lo llarc del procés de transferència electrònica.[1][2][3][4][5]
Classificació de les tècniques espectroelectroquímicas
[editar | editar còdic]Existixen diferents métodos espectroelectroquímicos basats en la combinació de tècniques espectroscópicas i electroquímiques. Sobre l'electroquímica, les tècniques més habitualment empleades són:
- Cronoamperometría, que medix l'intensitat de corrent en funció del temps en aplicar un potencial constant al electrodo de treball.
- Cronopotenciometría, que medix la diferència de potencial en funció del temps aplicant una corrent constant.
- Voltamperometría, que medix la variació d'intensitat de corrent en funció de la variació del potencial de l'electrodo de treball.
- Tècniques de polsos, que medixen l'intensitat de corrent en funció del temps despuix d'aplicar funcions de potencial que contenen polsos.
Habitualment, la classificació general de les tècniques espectroelectroquímicas es realisa en funció de la tècnica espectroscópica utilisada.
Espectroelectroquímica d'absorció ultravioleta-visible
[editar | editar còdic]l'espectroelectroquímica d'absorció ultravioleta-visible (UV-Vis) és una tècnica que estudia l'absorció de radiació electromagnètica en les regions ultravioleta-visible de l'espectre, proporcionant informació molecular relacionada en els nivells electrònics de les molècules.[10] Permet realisar anàlisis qualitatiu, a través de la caracterisació de composts, i quantitatiu per mig de la determinació de la concentració dels analitos d'interés. Per un atre costat, ajuda a la determinació de diversos paràmetros electroquímics tals com a coeficients d'absortividad, potencials estàndart o constants de velocitat de transferència electrònica.[11][12]
Espectroelectroquímica de fotoluminiscencia
[editar | editar còdic]La fotoluminiscencia (PL) és un fenomen relacionat en la capacitat que tenen determinats composts que despuix d'absorbir radiació electromagnètica específica emeten fotons per mig d'un procés de relaixació radiant. Esta tècnica espectroelectroquímica està llimitada a aquells composts en propietats fluorescents o luminescents, estant els experiments fortament interferits per la llum ambiental.[1] Ademés d'informació estructural, esta tècnica proporciona informació quantitativa per mig de la determinació de concentracions en molt bons llímits de detecció.[8]
Espectroelectroquímica en el infrarrojo
[editar | editar còdic]l'espectroscòpia infrarroja es basa en el fet de que les molècules absorbixen radiació electromagnètica a freqüències característiques relacionades en la seua estructura. La espectroelectroquímica en l'infrarrojo (IR) és una tècnica que permet la caracterisació de molècules en funció de la resistència, rigidea i número d'enllaços presents i detecta la presència de composts. Aixina mateix, determina la concentració d'espècies durant una reacció, l'estructura de composts, les propietats dels enllaços, etc.[10]
Espectroelectroquímica Raman
[editar | editar còdic]l'espectroelectroquímica Raman es basa en fenomens de dispersió inelástica o dispersió Raman de llum monocromàtica que incidix sobre la molècula, proporcionant informació sobre transicions energètiques vibracionales. L'espectre Raman està relacionat en les transicions vibracionales pròpies de cada compost, proporcionant informació específica sobre la seua estructura i composició, com si es tractara d'una verdadera huella dactilar.[1]
Espectroelectroquímica de rajos X
[editar | editar còdic]La espectroelectroquímica de Rajos X és una tècnica que estudia l'interacció de radiació d'alta energia en la matèria durant un procés electródico. Els Rajos X poden donar lloc a fenomens d'absorció, emissió o dispersió, permetent realisar anàlisis tant quantitatiu com a qualitatiu depenent del fenomen que tinga lloc.[8][9][10] Tots estos processos impliquen transicions electròniques en capes internes dels àtoms implicats. Són particularment interessants els processos d'absorció i emissió de radiació que tenen lloc durant una reacció de transferència electrònica, en els que es pot produir promoció o relaixació d'un electró entre una capa externa i una capa interna de l'àtom.
Espectroelectroquímica de resonància magnètica nuclear
[editar | editar còdic]La resonància magnètica nuclear (RMN) és una tècnica empleada per a obtindre informació física, química, electrònica i estructural sobre les molècules pel desplaçament químic de les freqüències de resonància dels spines nuclears en la mostra. La seua combinació en tècniques electroquímiques pot proporcionar informació detallada i quantitativa sobre els grups funcionals, la topología, les dinàmiques i l'estructura tridimensional de les molècules en dissolució durant un procés de transferència de càrrega. L'àrea baix un pico de RMN es relaciona en la proporció del número de girs involucrats i les integrals de pico per a determinar la composició cuantitativament.
Espectroelectroquímica de resonància paramagnética electrònica
[editar | editar còdic]La resonància paramagnética nuclear (EPR) és una tècnica que permet detectar radicals lliures formats en sistemes químics o biològics de forma directa, i realisar un estudi sobre la simetria i la distribució electrònica de ions paramagnéticos. Es tracta d'una tècnica molt específica ya que els paràmetros magnètics són característics de cada ion o radical lliure.[13] Els principis físics d'esta tècnica són anàlecs als de la RMN, pero en el cas de l'EPR s'exciten espin electrònics en lloc de nuclears, molt interessant en determinades reaccions electródicas.
Ventages i aplicacions
[editar | editar còdic]La versatilitat de la espectroelectroquímica és elevada ya que existix la possibilitat d'amprar multitut de tècniques electroquímiques en diverses regions espectrals en funció de l'objecte d'estudi i de l'informació d'interés.[12]
Les principals ventages de les tècniques espectroelectroquímicas són:
- L'obtenció simultànea d'informació per mig de diferents métodos i de diversa naturalea en un únic experiment, aumentant d'esta manera la selectivitat i la sensibilitat.
- L'obtenció d'informació tant qualitativa com a quantitativa.
- La possibilitat de treballar en poca cantitat de mostra, permetent un aforro de la mateixa per si fora necessari realisar posteriors anàlisis.[1]
Per l'elevada versatilitat de la tècnica, el camp d'aplicacions és molt ampli.
- Estudiar mecanismes de reacció, a on es pot observar l'oxidació i reducció de les espècies presents en la reacció, l'absència o presència d'estes, aixina com la formació d'intermijos de reacció.[1][2][3][4][5][14]
- Caracterisar materials tant orgànics com a inorgànics, comprenent l'estructura i les propietats del material en ser pertorbat per una senyal (elèctrica, lluminosa, etc.).
- Desenrollar de sensors espectroelectroquímicos, que es basen en respostes òptiques i elèctriques, capaces de proporcionar dos senyals independents que autovalidan la determinació.
- Establir una relació entre les propietats electroquímiques i espectroscópicas dels catalisadors en el seu comportament fotoquímic i fotofísico.
- Estudiar diferents processos i molècules d'interés en biotecnología, bioquímica o medicina.
- Determinar propietats i característiques específiques de nous materials d'interés en camps com el de l'energia o la nanotecnología.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Electroanalysis.31(7)doi:10.1002/elan.201900075.Consultat el 25 de maig de 2020.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 (2007) Handbook of electrochemistry, Amsterdam, Netherlands. ISBN 9780444519580.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Chemical Society Reviews.38(12)doi:10.1039/b504286k.Consultat el 25 de maig de 2020.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 The Analyst.145(7)doi:10.1039/c9an02105a.Consultat el 25 de maig de 2020.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Nanoscale.10(7)doi:10.1039/c7nr07803j.Consultat el 25 de maig de 2020.
- ↑ Analytical Chemistry.36(10)doi:10.1021/ac60216a003.Consultat el 25 de maig de 2020.
- ↑ Journal of Chemical Education.95(2)
- 197–206.doi:10.1021/acs.jchemed.7b00361.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 (2006) Introduction to Instrumental Analysis, 5th edició, New York, United States: W.H.Freeman & Co Ltd. ISBN 978-8188449156.
- ↑ 9,0 9,1 (2001) Principis d'anàlisis instrumental, 6 edició, Mèxic: CENCAGE Learning, p. 481-498. ISBN 9788578110796.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 (2010) Chemical Principles: The Quest for Insight, 5th edició, New York, United States: W.H.Freeman & Co Ltd. ISBN 978-1429209656.
- ↑ Israel Journal of Chemistry.59(8)doi:10.1002/ijch.201900028.Consultat el 25 de maig de 2020.
- ↑ 12,0 12,1 Analytical Chemistry.88(16)doi:10.1021/acs.analchem.6b02008.Consultat el 25 de maig de 2020.
- ↑ Methods Enzymology.246(C)doi:10.1016/0076-6879(95)46024-1.Consultat el 25 de maig de 2020.
- ↑ (2016) Spectroelectrochemistry, Applications, 3rd edició, Elsevier. ISBN 9780128032244.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Espectroelectroquímica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.