C6200-Biochemické metody 13_elektrochemie 13b_amperometrie Petr Zbořil Charakteristika amperometrických metod •Probíhá elektrodový děj trvale •Měří se protékající proud (důsledek elektrolýzy aj. pochodů na elektrodě) •Děje katodické (e- do roztoku, Me+ na elektrodu, katodické větve, obvyklejší •Děje anodické, opak, Me+ do roztoku – rozpouštění, anodické větve Vedlejší vlivy •Elektrodový děj =› změny na elektrodě a okolí –Vyčerpání aktivní látky v bezprostředním okolí –Polarizace elektrod, redukovaný kov apod. •Adsorpce na elektrodu =› změna dvojvrstvy –Nabíjecí, kapacitní proudy •Eliminace x využití • • Vedlejší vlivy •Eliminace –Kapající elektroda – obnovení povrchu, míchání –Míchání nucené – pohyb kapaliny, rotace (vibrace) elektrody –Odlišení proudů •Využití –Změna kapacitního proudu – charakter adsorbované vrstvy jako dielektrika Způsoby provedení •Kontrolovaný parametr –Potenciál, měří se proud – potenciostatické m. –Proud, měří se potenciál – galvanostatické m. •Stálost podmínek – změna proudu s časem (při stejném potenciálu) – podle elektrod –Stacionární – tuhé elektrody, visící kapka – voltametrie –Nestacionární – kapající elektroda – polarografie – – Polarografie •Kapající rtuťová katoda, anoda o velké ploše •Vkládá se rostoucí potenciál (záporně – tj. fakticky klesající) •Měří se proud (většinou katodický, střední hodnota, celkový či složky – dle modifikace) •Vyvinuta J. Heyrovským a spol. (M. Shikata, D. Ilkovič), NC 1959 Klasická DCP • • • • • • • •Schéma DCP Klasická DCP •I = f(E) •Vzrůst I po dosažení rozkladného potenciálu – probíhá elektrodový děj •Ohmický a faradaický proud (+nabíjecí) •Vliv elektrolytu – vodivosti oE = Ep – En – I.R, dosáhne-li Er – pak Id •Difusní proud – Ilkovič oId = 0,627 cm2 g-2/3. n . F . D1/2 mh2/3 . t11/6 . c Klasická DCP • • • • • • •Časový průběh potenciálu, proudová odezva Polarografická vlna http://www.drugfuture.com/Pharmacopoeia/usp32/pub/data/images/v32270/g-1045.gif C:\Documents and Settings\Zboril\Dokumenty\Obrázky\polarog-kovy.JPG Užití •Analytika kovů •Další redoxaktivní sloučeniny •Organické látky (P. Zuman) •Modifikace metody Modifikace polarografie •Způsoby vkládání E a měření I ACP, SWP •Polarografie se střídavou složkou –Superpozice přes základní „rampu“ –Sinusoidní nebo čtvercový průběh přidané složky •50 – 100 Hz, 10 – 20 mV resp. 200 Hz, 1 – 50 mV –Měření střídavé složky I – záznam má tvar derivace •Rozlišení reverzibilních a ireverzibilních dějů –Reverzibilní výrazné, ireverzibilní malé (O2 – není nutno odstranit) •Zvýšení citlivosti díky eliminaci nabíjecího proudu –Limit 10-6 M i 10-7 M proti 10-5 M u DCP • • • C:\Documents and Settings\Zboril\Dokumenty\Obrázky\polarog-SW.JPG Adsorpční pochody •Tenzametrie – zejména SWP –Změna kapacity – vliv adsorpce na rozhraní –Konkurence s dipoly vody –Změna permitivity –Měří se střídavá složka – f (C) • C:\Documents and Settings\Zboril\Dokumenty\Obrázky\polarog-tensam-PEG.JPG Pulzní polarografie •NPP –Měření jedné hodnoty před koncem pulzu –Pulz se vkládá ke konci kapky – stálejší podmínky •DPP –Měření 2 hodnot – diference, eliminace kapacitní složky –Velká rozlišovací schopnost –Metabolity, léčiva, bílkoviny • C:\Documents and Settings\Zboril\Dokumenty\Obrázky\polarog-NPP+DPP.JPG C:\Documents and Settings\Zboril\Dokumenty\Obrázky\polarog-DPP-time.JPG C:\Documents and Settings\Zboril\Dokumenty\Obrázky\polarog-DPP.JPG Voltametrie •Stacionární elektrody –Visící Hg kapka –Pt disky, drátky, plíšky –Jiné kovy – Au, Ag –Uhlík – slinutý, práškový (pojidlo) •Nucené míchání –Míchadla, turbinky – proud kapaliny –Rotace, vibrace •Proud •Id = 0,620 cm2 g-2/3 . n . F . P . r2 . D2/3 . n-1/6 . w1/2 . c – • Voltametrie • • • • • • •Rotační disková elektroda Aplikace •Analytika –metabolity (O2 ), kovy, určení D, kinetika •Studium redoxaktivních center (Fe, Zn, FAD, -SH aj.) •Změny konformace (dostupnost) •Modifikace povrchu –Au, – vazba –SH, C – oxidace – -COOH •Modifikace smísením s dalšími redoxaktivními látkami – ferocen, enzymy, cyt c • Modifikace elektrod • • Modifikace elektrod • • Modifikace elektrod • • Kyslíková elektroda •Měření koncentrace O2, H2O2 i NO3- • • • • • • • •Schema Clarkova článku • Kyslíková elektroda •Měřicí nádobka přístroje • • • • • • Kyslíková elektroda •Měření spotřeby kyslíku • • • • • Glukometry •Měření spotřeby kyslíku, produkce H2O2 • • • • • Uhlíková elektroda • • • • • • •Sledování enzymů, substrátů, biosensory C:\Documents and Settings\Zboril\Dokumenty\Obrázky\voltam-CV.JPG C:\Documents and Settings\Zboril\Dokumenty\Obrázky\voltam-rozp.JPG • • • •DĚKUJI ZA POZORNOST 5/12/2016 Footer Text 35