Espectroelectroquímica d'absorció ultravioleta visible (UV-Vis)
La espectroelectroquímica d'absorció ultravioleta-visible (UV-Vis) és una tècnica de resposta múltiple que analisa l'evolució de l'espectre d'absorció en les regions ultravioleta-visible durant un procés electródico.[1][2][3][4][5][6] Esta tècnica proporciona informació des d'un punt de vista electroquímic i espectroscópico, d'esta manera, es conseguix una millor compressió a prop del sistema químic d'interés.[2] De l'evolució dels espectres s'obté informació molecular relacionada en els nivells electrònics de les molècules, i de la senyal electroquímica s'obté informació cinètica i termodinàmica dels processos.
La espectroelectroquímica d'absorció UV-Vis permet realisar anàlisis qualitatius, a través de la caracterisació dels distints composts presents; 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, coeficients de difusió, constants de velocitat de transferència electrònica, etc.[7][8] A lo llarc de l'història, s'han estudiat processos reversibles en reactius o productes d'electrólisis coloreats,[9] pero hui en dia, és possible estudiar tot tipo de processos electroquímics en tot el ranc espectral UV-Vis,[2] inclús en l'infrarroig propenc (NIR),[10] i per lo tant, independentment de que els composts participants siguen coloreats.
Configuració
En espectroelectroquímica UV-Vis, depenent dels diferents modos en els que el fes de llum incidix sobre la mostra, es poden distinguir dos tipos de disposicions òptiques: configuració normal i paralela.[2][11]
Configuració normal
Per mig de la configuració normal s'obté informació relacionada en canvis espectrals que tenen lloc en la dissolució adjacent al electrodo i en la superfície electródica per mig d'un fes de llum que incidix perpendicularment al electrodo.[11] La llongitut del camí òptic coincidix en la gruixa de la capa de difusió, que sol estar en l'orde dels micrómetros. Esta configuració és la més adequada quan el compost d'interés es deposita en l'electrodo de treball, ya que proporciona informació sobre la superfície de l'electrodo.[7]
l'espectroelectroquímica UV-Vis en disposició normal pot realisar-se utilisant tant els fenomens de transmissió com de reflexió.[11]
- Transmissió normal
En la transmissió normal, el fes de llum travessa l'electrodo de treball, que deu ser ópticamente transparent, arreplegant informació tant dels fenomens en la superfície de l'electrodo com en la dissolució.[11] Els materials utilisats en els electrodos en esta configuració deuen posseir bona conductivitat elèctrica i una adequada transparència òptica en la regió espectral d'interés.[7]
Per a millorar la sensibilitat i evitar la necessitat d'utilisar els electrodos transparents, es va propondre el modo de reflexió externa.[2]
- Reflexió normal
En la reflexió normal el fes de llum viaja en una direcció perpendicular respecte a la superfície del electrodo de treball en el qual es produïx la reflexió, i l'informació proporcionada s'arreplega en l'espectrómetro. També és possible treballar en atres ànguls d'incidència i recolecció de la llum. S'utilisa esta tècnica quan les característiques òptiques del material del electrodo no permeten el pas del fes de llum a través del electrodo de treball.[11] En esta configuració el camí òptic en dissolució és de l'orde de dos voltes la capa de difusió. Deu extremar-se el conte en la mida òptica quan existix creiximent de películes que puguen provocar fenomens d'interferències òptiques. En moltes ocasions es treballa utilisant la reflectancia en lloc de l'absorbancia com a unitat de mida.[6]
Configuració paralela o en llarc camí òptic
La configuració normal nos proporciona informació espectroscópica tant de la dissolució adjacent al electrodo com de la superfície electródica, en canvi, la configuració paralela o disposició en llarc camí òptic proporciona informació sobre els canvis espectrals que ocorren solament en la dissolució, millorant d'esta manera la sensibilitat per a composts solubles.[2][11]
El fes de llum viaja paralelament a la superfície del electrodo de treball, muestreando els primers micrómetros de la dissolució adjacent a la superfície del electrodo de treball, arreplegant l'informació en l'espectrómetro.[6][11]
A lo llarc de l'història, ha existit gran dificultat per a realisar l'alliniació dels fas de llum. No obstant, en l'actualitat s'han desenrollat alternatives senzilles per a realisar mides en configuració paralela.[2] Són vàries les ventages que presenta esta configuració respecte a la normal, entre les que es troben una major sensibilitat, ya que existix un aument considerable de la llongitut del camí òptic; menors llímits de detecció; no es requerix l'us d'electrodos en materials òptics transparents; i els canvis espectrals registrats es relacionen únicament en la capa de difusió.[2][7][11]
Instrumentació
El dispositiu experimental que es requerix per a la realisació de mides espectroelectroquímicas d'absorció UV/Vis depén de la configuració elegida i de les característiques del analito d'estudi. L'instrumentació principal que es precisa està composta per una font de llum, un espectrómetro, un potenciostato, una cela espectroelectroquímica, un sistema de tres electrodos, elements òptics per a conduir el fes de radiació, dispositiu de recollida i anàlisis de senyes.[7] En l'actualitat, existixen equips comercials que integren tots estos elements en un únic instrument, simplificant significativament la realisació d'experiments espectroelectroquímicos.[12]
- Font de llum':' proporciona radiació electromagnètica que interacciona en la mostra mentres té lloc el procés electroquímic. Es requerix una font específica per a la regió espectral corresponent a el UV-Vis, sent la més habitual la font de deuteri/halógena.
- Espectrómetro: instrument que permet medir les propietats de la llum en una determinada regió del espectre electromagnètic. Utilisa un monocromador per a dispersar el fes de llum blanca en les diferents llongituts d'ona del espectre.[7]
- Potenciostato/Galvanostato: dispositiu electrònic que permet controlar el potencial del electrodo de treball respecte al electrodo de referència o controlar la corrent que passa respecte a l'electrodo auxiliar.[12]
- Cela espectroelectroquímica: dispositiu en el que es localisa el sistema de tres electrodos, evitant possibles interferències en el camí òptic.[7] És el nexe d'unió entre l'electroquímica i l'espectroscopía.[3]
- Sistema de tres electrodos: conté un electrodo de treball, un electrodo de referència i un electrodo auxiliar. Este sistema es pot simplificar utilisant electrodos serigrafiados que inclouen els tres electrodos en un únic soport.[2]
- Dispositius per a conduir el fes de radiació: lents, espills i/o fibres òptiques; estes últimes conduïxen la radiació electromagnètica a grans distàncies sense a penes pèrdues. Ademés, simplifiquen les configuracions òptiques lloc que permeten treballar en poca cantitat de dissolució; d'esta manera, resulta més senzill conduir i arreplegar la llum en les rodalies de l'electrodo.[13]
- Dispositius de recollida i anàlisis de senyes: consistix en un dispositiu que arreplega les senyals proporcionades pel espectrómetro i el potenciostato que, a través d'un software, poden ser transformades, analisades i interpretades.
Referències
- ↑ Zoski, Cynthia G., (2007). Handbook of electrochemistry, 1st ed edició, Elsevier. OCLC 162129983. ISBN 978-0-08-046930-0.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 «Spectroelectrochemical Sensing: Current Trends and Challenges».Electroanalysis.31(7)
- 1254–1278.ISSN 1040-0397.doi:10.1002/elan.201900075.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ 3,0 3,1 «Designing spectroelectrochemical cells: A review».TrAC Trends in Analytical Chemistry.102
- 147–169.doi:10.1016/j.trac.2018.02.002.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ «Spectroelectrochemistry: the best of two worlds».Chemical Society Reviews.38(12)
- 3373.ISSN 0306-0012.doi:10.1039/b504286k.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ «Recent advances in spectroelectrochemistry».Nanoscale.10(7)
- 3089–3111.ISSN 2040-3364.doi:10.1039/C7NR07803J.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 «Bidimensional Spectroelectrochemistry».Analytical Chemistry.73(13)
- 2883–2889.ISSN 0003-2700.doi:10.1021/ac0014459.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 «Spectroelectrochemistry of Quàntum Dots».Israel Journal of Chemistry.59(8)
- 679–694.ISSN 0021-2148.doi:10.1002/ijch.201900028.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ «Simultaneous UV–Visible Absorption and Raman Spectroelectrochemistry».Analytical Chemistry.88(16)
- 8210–8217.ISSN 0003-2700.doi:10.1021/acs.analchem.6b02008.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ (15 de decembre de 2007) Encyclopedia of Electrochemistry: Online, 1 edició (en en), Wiley. doi:10.1002/9783527610426.bard030304. ISBN 978-3-527-30250-5.
- ↑ «Spectroelectrochemistry at Screen-Printed Electrodes: Determination of Dopamine».Analytical Chemistry.84(21)
- 9146–9153.ISSN 0003-2700.doi:10.1021/ac3018444.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 11,6 11,7 «Multipurpose Spectroelectrochemistry: Paving the Way for In Viu Measurements».Tesis Doctoral, Universitat de Burgos.
- ↑ 12,0 12,1 «Aqueous UV–VIS spectroelectrochemical study of the voltammetric reduction of graphene oxide on screen-printed carbon electrodes».Electrochemistry Communications.64
- 65–68.doi:10.1016/j.elecom.2016.01.017.Consultat el 11 de juny de 2020.
- ↑ Skoog, Douglas A.; Nieman, Timothy A., {{{nom2}}}; Martín Gómez, María del Carmen,, {{{nom3}}} (2001). Principis d'anàlisis instrumental, 5a ed edició, McGraw-Hill Interamericana. OCLC 48512564. ISBN 84-481-2775-7.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Espectroelectroquímica de absorción ultravioleta visible (UV-Vis)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.