Rangkuman . Ria Sherly Farida (121810301065)

7/24/2019 Rangkuman . Ria Sherly Farida (121810301065)

1/7

Belajar Reaksi Elektroda dan Sifat Antarmuka

2.1 CYCLIC VOLTAETRY

Voltametri siklik merupakan teknik yang paling banyak digunakan untuk memperolehinformasi kualitatif tentang reaksi elektrokimia. Karena voltamerti dapat memberikaninformasi yang cukup besar pada termodinamika dari proses redoks dan kinetika heterogenreaksi transfer elektron dan proses reaksi gabungan kimia atau adsorpsi. Voltametri sikliksering dilakukan dalam percobaan, khususnya untuk reaksi yang memilki potensi cepatmengalami reaksi redoks.

Voltametri siklik terdiri dari pemindaian linear potensi elektroda pada kerja stasioner(dalam larutan yang tidak diaduk), menggunakan potensi segitiga gelombang (Gambar 2.).

!engukur arus yang dihasilkan dari potensi yang diterapkan pada saat potensi berlangsungsehingga dapat ditentukan ganda tunggalnya suatu siklus. Voltamogram siklik adalah rumit ,fungsi tergantung "aktu sejumlah besar fisik dan kimiaparameter .

Gambar 2.2 menggambarkan respon yang diharapkan dari pasangan redoks reversibelselama siklus potensial tunggal. #al ini diasumsikan bah"a bentuk oksidasi $ ada. %engandemikian , scan potensi negatif dipilih untuk pertama dengan setengah siklus, mulai dari nilaidi mana tidak ada reduksi terjadi

Gambar 2. &inyal potensi'time eksitasi dalam percobaan voltametri siklik.


2/7

Gambar 2.2 Khas voltamogram siklik untuk $ proses redoks ne' reversibel

*otensial mendekati + karakteristik untuk proses redoks , katodik mulai meningkat,sampai mencapai puncak. &etelah melintasi "ilayah potensial, saat proses reduksi

berlangsung (setidaknya -/nmV luarpuncak), arah potensi berlangsung terbalik. &elama arahpotensi berbalik, molekul (yang dihasilkan dalam setengah siklus, dan akumulasi dekat

permukaan) yang reoksidasi kembali ke $, sehingga puncak anodik.

*uncak karakteristik pada siklus voltamogram disebabkan oleh pembentukan lapisandifusi dekat permukaan elektroda. %apat dipahami dengan hati'hati memeriksa profil jarakkonsentrasi selama potensial berlangsung (lihat 0agian .2..2).

2.. 1nterpretasi %ata

Voltamogram siklik ditandai oleh beberapa parameter penting. mpat yang teramati, dua aruspuncak dan dua potensi puncak, memberikan dasar untuk diagnostik yang dikembangkanoleh icholson dan &hain () untuk menganalisis respon voltametri siklik.

2... &istem eversible *uncak saat ini untuk beberapa reversible (di 23 + 4) diberikanoleh persamaan andles'&evcik

dimana nadalah jumlah elektron, 5 area elektroda (dalam cm 2), 4 Konsentrasi (dalam mol /cm 6 ), % koefisien difusi (dalam cm 2/s), dan V potensi laju (dalam V /s). %engan demikian,arus berbanding lurus dengan konsentrasi dan meningkat dengan akar kuadrat dari laju scan.

ketergantungan pada tingkat scan terindikasi dari reaksi elektroda terkontrol dari transportasimassa (difusi linier semi infinite). Kembali pada puncak rasio yang lancar, i p,r / i p, fadalah


3/7

kesatuan untuk beberapa reversibel sederhana. &eperti yang akan dibahas di bagian berikut,rasio puncak ini dapat sangat dipengaruhi oleh bahan penggabungan reaksi kimia ke process

puncak redoks. *uncak biasanya diukur dengan ekstrapolasi sebelum dasar saat ini.

*osisi puncak pada potensial e7is (p) adalah terkait dengan formal potensi proses

redoks. 8ormal potensi untuk beberapa reversibel adalah berpusat antara p,adan p,c9

*emisahan antara potensi puncak (untuk beberapa reversibel) diberikan oleh

%engan demikian, pemisahan puncak dapat digunakan untuk menentukan jumlahelektron transfer, dan sebagai kriteria untuk perilaku ernstian. :adi, kecepatan proses satuelektron pameran ;psekitar 3- mV. Kedua potensi puncak katodik dan anodik tergantung

pada tingkat scan. #al ini dimungkinkan untuk hubungan potensi setengah'puncak (p/2, dimana setengah dari puncak) untuk potensi setengah'gelombang polarografi, /2 9

(nonideal> proses yang biasanya bunga kimia terbesar dan yang

kekuatan diagnostikvoltametri siklik yang paling berguna. 1nformasi tersebut biasanyadiperoleh oleh membandingkan voltammograms eksperimental dengan yang berasal dariteoritis (simulasi) yang (). Kompensasi yang layak dari drop ohmic (lihat 0agian ?.?) sangat

penting untuk aplikasi diagnostik seperti voltametri siklik.

2...2 &istem ireversibel dan @uasi'reversibel =ntuk proses ireversibel (orang'orang denganpertukaran elektron lamban), puncak individu mengurangi ukuran dan luas dipisahkan(Gambar 2.3, kurva 5).


4/7

dimana A adalah koefisien perpindahan dan a adalah jumlah elektron yang terlibat dalamtransfer. %engan demikian, Ep terjadi pada potensial yang lebih tinggi dari +, denganoverpotential terkait dengan k+ dan A. 1ndependen nilai k+, puncak perpindahan dapatdikompensasikan dengan perubahan sesuai tingkat scan. *otensi puncak dan setengah puncak

potensial (pada 23 +4) akan berbeda dengan ?B/An mV. $leh karena itu, voltamogrammenjadi tertunjuk sebagai ndecreases.

*uncak saat ini, yang diberikan oleh

masih sebanding dengan konsentrasi massal, tetapi akan lebih rendah pada ketinggian(tergantung pada nilai A. %engan asumsi nilai ,3, rasio puncak saat ini reversibel'to'ireversibel .2C (yaitu, arus puncak untuk proses ireversibel adalah sekitar BD dari puncakuntuk satu reversibel).

Gambar 2.3 voltammograms siklik untuk irreversible (kurva 5) dan Euasi'reversible (kurva0) proses redoks.

=ntuk sistem reversibel dengan (' Fko F '3 cm s') arus dikontrol oleh semuamuatan transfer dan transport masa. 0entuk dari voltamogram siklik merupakan sebuahfungsi dari ko / Ha% . seiring ko / Ha% naik, proses reversibel stabil. =ntuk nilai yang kecilko / Ha% maka sistem akan menjadi irreversibel. ata' rata sistem voltamogram yangirreversibel mudah melebar dan terpisah di puncaknya. *ada potensial kita membandingkansistem reversibel (gambar 2'3 kurva 0).

2.1.2 mem!elajari mekanisme reaksi


5/7

5plikasi voltametri siklik adalah untuk diagnosa kualitatif pada reaksi kimia yaitu prosesredoks. eaksi diklasifikasikan oleh dan 4 agar tahap reaksi menjadi berurut. 5kurasi darireaksi kimia, dimana langsung mengacu pada efek dari luas permukaan konsentrasi padasuatu spesies, umumnya digunakan pada senya"a organik dan anorganik. *erubahan pada

bentuk siklik voltamogram dapat berpengaruh pada hasil reaksi (reaktan atau produk).Voltamogram siklik akan menunjukkan puncak terbalik lebih kecil . asio puncak ip , r / ip , fsehingga lebih kecil nilainya, nilai yang tepat dari rasio puncak dapat digunakan untukmemperkirakan konstanta laju langkah kimia . %alam kasus ekstrim , reaksi kimia mungkin

begitu cepat bah"a semua akan dikonversi ke I , dan tidak ada terbalik puncak akandiamati . 1nformasi tambahan tentang tingkat ini digabungkan kimia eaksi dapat dicapaidengan mengubah tingkat scan (yaitu menyesuaikan eksperimental skala "aktu). &ecarakhusus, tingkat scan mengontrol "aktu yang dihabiskan antara selama "aktu kimia beralih

potensi dan potensi puncak (eaksi terjadi ) .

2.1." Studi #roses Adsor!si

Voltametri siklik juga dapat digunakan untuk mengevaluasi sudut antarmuka dari senya"aelektroaktif. 0aik reaktan maupun produk dapat terlibat dalam proses adsorpsi J desorpsi.*uncak arus berbanding lurus dengan cakupan permukaan ( ) dan kecepatan scan *otensial9

Gambar 2.C voltammograms siklik berulang selama L 'M! riboflavin dalam larutannatrium hidroksida m!.

ernstian dari difussi menghasilkan ketergantungan v/2. %alam prakteknya, perilaku ideal

adalah pendekatan untuk kecepatan scan relatif lambat, dan untuk lapisan teradsorpsi yangmenunjukkan tidak ada interaksi antarmolekul dan transfer elektron cepat.


6/7

%aerah puncak pada saturasi (yaitu, jumlah muatan yang dikonsumsi selama reduksiatau adsorpsi lapisan teradsorpsi) dapat digunakan untuk menghitung cakupan permukaan9

#al ini dapat digunakan untuk menghitung luas yang ditempati oleh molekul teradsorpsi dankarenanya untuk memprediksi orientasi pada permukaan. 4akupan permukaan umumnya

berkaitan dengan konsentrasi massal melalui adsorpsi isoterm. &alah satu yang paling seringdigunakan saat ini adalah isoterm Nangmuir9

Gambar 2.B 1deal perilaku voltametri siklik untuk lapisan permukaan pada elektroda. itucakupan permukaan can diperoleh dari daerah di ba"ah puncak.

dimana m adalah konsentrasi permukaan yang berhubungan dengan cakupan monolayer(mol / cm 2) dan 0 adalah koefisien adsorpsi isoterm. 5 isoterm linierisasi, O m04,dihasilkan untuk konsentrasi adsorbat rendah (yaitu, ketika FF 04). 1soterm Nangmuir

berlaku untuk cakupan monolayer dan mengasumsikan bah"a tidak ada interaksi antaraspesies teradsorpsi. Ketika salah satu reaktan ($) atau produk () (tapi tidak keduanya)

diserap, salah satu mengharapkan untuk mengamati postpeak atau prepeak, masing'masing(pada potensial lebih negatif atau positif dari puncak difusi dikontrol).


7/7

%ua model umum dapat menggambarkan kinetika adsorpsi. !odel pertama melibatkanadsorpsi cepat dengan kontrol transportasi massal, sementara yang lain melibatkan kontrolkinetik dari sistem. %i ba"ah kondisi yang terakhir (dan Nangmuirian), cakupan permukaanadsorbat pada "aktu t, t, diberikan oleh persamaan9

dimana e adalah cakupan permukaan dan k Padalah konstanta laju adsorpsi.

2.1.$ A!likasi %uantitatif

Voltametri siklik dapat berguna juga untuk tujuan kuantitatif, berdasarkan pengukuranpuncak arus. 5plikasi kuantitatif seperti ini membutuhkan pembentukan dasar yang tepat .=ntuk puncak tetangga (dari campuran ), baseline untuk puncak kedua diperoleh dengan

memperhitungkan hilangnya arus yang pertama ( sesuai dengan t'/2). eaksi dasar, terutamayang terkait dengan pengisian double'layer dan proses permukaan redoks, memberikanbatasan deteksi sekitar L '3 ! tingkat. &ubstrat dasar voltametri siklik dapat digunakanuntuk mengukur konsentrasi yang lebih rendah. &ecara khusus, scan cepat (3' ' V / s )voltametri siklik substrat dasar terlihat meningkat pada monitoring in'vivo neurotransmitter(seperti dopamin atau serotonin )dalam otak manusia. Kopling seperti latar belakang

pengurangan digital cepat dalam pengukuran voltametri memberikan resolusi temporalsubseconddiperlukan untuk mendeteksi perubahan konsentrasi dinamis dalam mikromolaryang berkisar terjadi di lingkungan ekstraselular otak . esolusi temporal dan kimia yang

baik dari invivo siklik voltametri percobaan tersebut mena"arkan peningkatan pemahaman

kimia otak . berulang'ulang iniscanning dalam percobaan vivo menghasilkan sejumlah besardata , yang terbaik direpresentasikan sebagai tiga dimensi (potensi , saat ini , "aktu ) kontur"arna gambar.

Rangkuman . Ria Sherly Farida (121810301065)

Documents

Transcript of Rangkuman . Ria Sherly Farida (121810301065)