Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ЭЛЕКТРОХИМИ́ЧЕСКИЕ МЕ́ТОДЫ АН́АЛИЗА

  • рубрика

    Рубрика: Химия

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 35. Москва, 2017, стр. 337-338

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: Г. К. Будников

ЭЛЕКТРОХИМИ́ЧЕСКИЕ МЕ́ТОДЫ АН́АЛИЗА, ме­то­ды хи­ми­че­ско­го ана­ли­за, ос­но­ван­ные на элек­тро­хи­мич. яв­ле­ни­ях, про­ис­хо­дя­щих на гра­ни­це раз­де­ла фаз элек­трод/рас­твор. Ин­фор­ма­цию о со­ста­ве рас­тво­ра или яв­ле­ни­ях, про­ис­хо­дя­щих не­по­сред­ст­вен­но на по­верх­но­сти элек­тро­да, по­лу­ча­ют, из­ме­ряя элек­трич. сиг­нал. Сиг­нал за­ви­сит от од­но­го или не­сколь­ких фи­зич. па­ра­мет­ров: рав­но­вес­но­го или не­рав­но­вес­но­го элек­трод­но­го по­тен­циа­ла элек­тро­да, по­тен­циа­ла окис­ле­ния или вос­ста­нов­ле­ния ана­ли­та, ско­ро­сти мас­со­пе­ре­но­са ве­ще­ст­ва к по­верх­но­сти элек­тро­да, то­ка элек­тро­ли­за или ко­ли­че­ст­ва элек­три­че­ст­ва, по­шед­ше­го на не­го, элек­тро­про­вод­но­сти, ём­ко­сти двой­но­го элек­трич. слоя и др. Па­ра­метр оп­ре­де­ля­ет назв. ме­то­да: по­тен­цио­мет­рия, ам­пе­ро­мет­рия, вольт­ам­пе­ро­мет­рия, ку­ло­но­мет­рия, кон­дук­то­мет­рия. Ве­ли­чи­на па­ра­мет­ра, или ана­ли­тич. сиг­на­ла, воз­ни­каю­ще­го на элек­тро­де, за­ви­сит от ко­ли­че­ст­ва (кон­цен­тра­ции) или ка­че­ст­ва (при­ро­ды) оп­ре­де­ляе­мо­го ком­по­нен­та (ана­ли­та) и из­ме­ря­ет­ся со­от­вет­ст­вую­щим элек­трон­ным при­бо­ром. Элек­трод на­зы­ва­ют так­же сен­со­ром, де­тек­то­ром, зон­дом или дат­чи­ком. Осо­бен­ность Э. м. а. в том, что в ана­ли­зи­руе­мую сис­те­му, со­стоя­щую из элек­тро­дов и рас­тво­ра, ко­то­рый со­дер­жит­ся в не­боль­шой ячей­ке, хи­мич. реа­ген­ты, как пра­ви­ло, не вво­дят­ся, а ис­поль­зу­ют­ся про­цес­сы, свя­зан­ные с пе­ре­но­сом элек­трич. за­ря­дов на гра­ни­це элек­трод/рас­твор.

В за­ру­беж­ной лит-ре Э. м. а. час­то объ­е­ди­ня­ют об­щим тер­ми­ном «элек­тро­ана­лиз». Об­лас­ти прак­тич. при­ме­не­ния этой груп­пы ме­то­дов сфор­ми­ро­ва­лись в осн. во 2-й пол. 20 в., хо­тя не­ко­то­рые из них, напр. элек­тро­гра­ви­мет­рия и по­тен­цио­мет­рия (по­тен­цио­мет­рич. тит­ро­ва­ние), из­вест­ны зна­чи­тель­но рань­ше. Ра­нее под элек­тро­ана­ли­зом по­ни­ма­ли толь­ко элек­тро­гра­ви­мет­рич. ме­тод. Назв. «элек­тро­ана­лиз» со­хра­ни­лось, но оно от­но­сит­ся уже ко всей со­во­куп­но­сти ме­то­дов элек­тро­хи­мич. ана­ли­за.

К кон. 20 в. элек­тро­хи­мич. ана­лиз вы­шел за пре­де­лы сво­его клас­сич. со­дер­жа­ния и пре­вра­тил­ся в меж­дис­ци­п­ли­нар­ную об­ласть зна­ний. Ис­то­ри­че­ски сло­жи­лось так, что ме­то­до­ло­гия элек­тро­хи­мич. ана­ли­за раз­ви­ва­лась гл. обр. на ос­но­ве изу­че­ния объ­ек­тов не­ор­га­нич. при­ро­ды. Сей­час Э. м. а. ис­поль­зу­ют­ся для ре­ше­ния про­блем эко­ло­гии, ана­ли­за био­ло­гич. и мед. объ­ек­тов, в ко­то­рых ор­га­нич. ве­ще­ст­во как ана­лит встре­ча­ет­ся всё ча­ще.

Э. м. а. рас­смат­ри­ва­ют как об­ласть нау­ки, на­хо­дя­щую­ся на сты­ке ана­ли­тич. хи­мии и элек­тро­хи­мии. Осн. на­прав­ления со­вер­шен­ст­во­ва­ния совр. Э. м. а. свя­за­ны с кон­ст­руи­ро­ва­ни­ем и усо­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем элек­тро­дов-сен­со­ров за счёт ис­поль­зо­ва­ния но­вых ма­те­риа­лов или спо­со­бов мо­ди­фи­ци­ро­ва­ния их по­верх­но­сти, на­прав­лен­ных на по­вы­ше­ние ана­ли­тич. и опе­ра­ци­он­ных ха­рак­те­ри­стик сен­со­ров. Ис­поль­зу­ют­ся на­но­ма­те­риа­лы и на­но­тех­но­ло­гии их на­не­се­ния. Объ­ё­мы яче­ек варь­и­ру­ют в диа­па­зо­не от не­сколь­ких мил­ли­лит­ров до до­лей мик­ролит­ра (напр., объ­ём жи­вой клет­ки). Для по­вы­ше­ния чув­ст­ви­тель­но­сти оп­ре­де­ле­ния ис­поль­зу­ют прин­ци­пы пред­ва­рит. на­ко­п­ле­ния ана­ли­та на по­верх­но­сти сен­со­ра. Пре­де­лы оп­ре­де­ле­ния за­ви­сят от ме­то­да: от до­лей мик­ро­мо­ля (по­тен­цио­мет­рия или ио­но­мет­рия) до пи­ко­мо­лей (разл. ва­ри­ан­ты вольт­ам­пе­ро­мет­рии). Для по­вы­ше­ния се­лек­тив­ности от­кли­ка сен­со­ра его по­верх­ность мо­ди­фи­ци­ру­ют, ис­поль­зуя прин­ци­пы био­миме­ти­ки и со­от­вет­ст­вую­щие ма­те­риа­лы (фер­мен­ты, фраг­мен­ты ДНК, ан­ти­те­ла и т. д.). Та­кие элек­тро­ды на­зы­ва­ют био­сен­со­ра­ми.

По­сколь­ку на прак­ти­ке в замк­ну­той це­пи элек­трич. ток, пе­ре­но­си­мый ио­на­ми или элек­тро­на­ми, дол­жен про­те­кать не­пре­рыв­но, ка­ж­дая та­кая цепь долж­на вклю­чать по мень­шей ме­ре два элек­тро­да – два со­еди­не­ния или две со­еди­нит. об­лас­ти, в ко­то­рых ме­ня­ет­ся тип про­во­ди­мо­сти. Эти две об­лас­ти обя­за­тель­но долж­ны быть ге­те­ро­ген­ны­ми, по­сколь­ку в сис­те­ме долж­на при­сут­ст­во­вать меж­фаз­ная об­ласть. Ес­ли со­про­тив­ле­ние це­пи ве­ли­ко, то ис­поль­зу­ют трёх­элек­трод­ную ячей­ку: два про­ти­во­элек­тро­да (ка­тод и анод) и один элек­трод срав­не­ния. По­лу­ча­ют рас­про­стра­не­ние сен­со­ры, из­го­тов­лен­ные на прин­ци­пах тра­фа­рет­ной пе­ча­ти, – т. н. тон­ко­п­лё­ноч­ные. Объ­ё­мы рас­тво­ров с ана­ли­том со­став­ля­ют до­ли мик­ро­лит­ра, что важ­но для це­лей мед. ди­аг­но­сти­ки.

Э. м. а. ис­поль­зу­ют­ся так­же для де­тек­ти­ро­ва­ния ве­ществ в по­то­ках жид­костей (разл. де­тек­то­ры) и при оп­ре­деле­нии форм су­ще­ст­во­ва­ния хи­мич. эле­мен­тов в при­ро­де – ве­ще­ст­вен­ный хи­ми­че­ский ана­лиз.

Лит.: Буд­ни­ков Г. К., Май­ст­рен­ко В. Н., Вя­се­лев М. Р. Ос­но­вы со­вре­мен­но­го элек­тро­хи­ми­че­ско­го ана­ли­за. М., 2003; Буд­ни­ков Г. К., Ев­тю­гин Г.А., Май­ст­рен­ко В. Н. Мо­ди­фи­ци­ро­ван­ные элек­тро­ды для вольт­ам­пе­ро­мет­рии в хи­мии, био­ло­гии и ме­ди­ци­не. М., 2014.

Вернуться к началу