الکتروشیمی؛روش ولتامتری به زبان ساده

نویسنده: جمال عبدالله زاده دانشجوی شیمی محض🧪عاشق محاسبات شیمی،تاریخ شیمی و  دنیای شیمی فیزیک به خصوص شیمی کوانتوم🧪
ولتامتری به روش های اطلاق می شود که در سلول الکتروشیمیایی با تغییر پتانسیل الکترود کار جریان نیز تغییر می کند و ما جریان را برحسب پتانسیل الکترود کار تحلیل و ارزیابی می کنیم و نمودارهای جریان برحسب پتانسیل موسوم به نمودار ولتاموگرام را تشکیل می دهیم.نمودارهای ولتاموگرام مثل سرنخ و رمزی هستند که به ما کمک می کنند به صورت غیرمستقیم با استفاده از جریان الکتریکی ناشی از انتشار یا نفوذ بین سطح الکترود و محلول آنالیت به وجود ماده آنالیت پی برده و غلطت آن را تعیین کنیم.پس به زبان ساده الکترود و محلول آنالیت طبق قوانین بنیادین انتشار در شیمی باهم تعامل و ارتباط دارند و انتشار یا نفوذDiffusion در شیمی فیزیک به زبان ساده بیانگر اختلاف غلظت در یک سیستم شیمیایی بوده و انتقال یک ماده از جایی به جایی دیگر در اثر گرادیان غلظتی را توصیف می کند.الکترود کار نیز همان نقش الکترود شناساگر در روش های معمولی و متداول پتانسیومتری را بازی می کند با این تفاوت که اولا پلاریزاسیون یا قطبش در سطح آن اتفاق می افتد و ثانیا آنالیت در سطح آن اکسید یا احیا می شود.البته در الکتروشیمی کمیت پتانسیل الکترود کار نیز پایان ماجرا نیست و باید خود پتانسیل را به صورت تابعی از زمان توصیف و تحلیل کنیم.اگر نمودار پتانسیل را بر حسب زمان رسم کنیم با الگوهای شیمی فیزیکی مشهور و زیبایی مواجه می شویم که هر کدام ویژگی ها و خصوصیات خودش را دارد و آنها را پالس های موجی wave pulse می نامیم و موج های خاصی در اثر نحوه تغییرات پتانسیل ایجاد می شود.بنابراین به زبان ساده نحوه و چگونگی تغییرات پتانسیل در گذر زمان باعث شکل گیری موج های گوناگونی می شود که مبنای روش های مختلف ولتامتری می باشد.چند نمونه از روش های مشهور ولتامتری بر اساس شکل نمودار پتانسیل بر حسب زمان عبارت اند از: ۱.ولتامتری پویش خطی با نماد اختصاری LSV به معنای Linear Scan Voltammetry که ساده ترین نوع ولتامتری می باشد و شکل نمودار به صورت خطی می باشد.اصول ریاضی و کارکرد ولتامتری پویشی خطی از همه روش های ولتامتری ساده تر است و معادله 𝝸=𝝹c برقرار است و c غلظت آنالیت است و 𝜅 نیز ثابت نسبت است و ما خیلی راحت می توانیم با بهره گیری از خواص ولتامتری پویشی خطی غلظت مجهول آنالیت را محاسبه کنیم.۲.ولتامتری پالسی تفاضلی با نماد اختصاری DPV به معنای Differential Pulse Voltamnetry؛ همان طور که از اسم آن پیداست نمودار پتانسیل بر حسب زمان در این حالت به صورت پالس های منظم و اره مانندی در می آید که با هم اختلاف دارند.۳.ولتامتری سیکلی یا چرخه ای با نماد اختصاریCV به معنای Cyclic Voltammetry که بیانگر چرخه ای بودن تغییرات پتانسیل در گذر زمان می باشد.
جدا از تقسیم بندی کلی فوق ولتامتری بر اساس نوع الکترود و همچنین قابیلت تکرارپذیری نتایج آزمایش ها به دسته های کلی ولتامتری هیدرودینامیکی و پلاروگرافی دسته بندی می شود.اگر در ولتامتری از الکترود قطره جیوه استفاده کنیم و همچنین جریان های نفوذی تکرار پذیر داشته باشیم اصطلاحا به آن پلاروگرافی  یا قطب نگاری می گوییم که توسط شیمیدان چکی پروفسور یاروسلاو هیروفسکی کشف شد.اگر در ولتامتری محلول آنالیت را حرکت دهیم و محلول آنالیت تحرک و جنب و جوش داشته باشد اصطلاحا به آن ولتامتری هیدرودینامیکی می گوییم.در مجموع می توان گفت هدف نهایی کلیه روش های ولتامتری با تمام تفاوت ها و شباهت هایی که دارند به زبان ساده محاسبه غلظت آنالیت به وسیله  بررسی هدفمند تغییرات جریان بر حسب پتانسیل طبق پروسه های الکتروشیمیایی انجام شده در سطح الکترود کار می باشد و ما در تمامی این روش ها نهایتا غلظت محلول مجهول آنالیت را با تحلیل و بررسی ولتاموگرام مربوطه و شکل موج پتانسیل به دست می آوریم.

✍️دوستان عزیز می توانید ما را در کانال تلگرام اندیشه ورزی و فلسفه شیمی جمال به نشانی t.me/JimiChem دنبال کنید؛ ایستگاه اندیشه ورزی و فلسفه شیمی جمال رسانه ای جالب و جذاب برای علاقه مندان و عاشقان علم شیمی است به ویژه آنان که همواره به معنا و ماهیت و فلسفه شیمی می اندیشند و از آن لذت می برند ✍️