Linear sweep voltammetry
विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में, रैखिक स्वीप वोल्टमैमेट्री वोल्टमैमेट्री की एक विधि है जिसमें एक कार्यशील इलेक्ट्रोड पर धारा को मापा जाता है जबकि कार्यशील इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच की क्षमता को समय पर रैखिक रूप से स्वीप किया जाता है। प्रजातियों के ऑक्सीकरण या कमी को वर्तमान संकेत में उस क्षमता पर एक शिखर या गर्त के रूप में दर्ज किया जाता है जिस पर प्रजातियां ऑक्सीकृत या कम होने लगती हैं। प्रायोगिक विधि रैखिक स्वीप वोल्टमैमेट्री के लिए प्रायोगिक सेटअप एक समाधान को क्षमता प्रदान करने और धारा में इसके परिवर्तन की निगरानी करने के लिए एक पोटेंशियोस्टेट और तीन-इलेक्ट्रोड सेटअप का उपयोग करता है। तीन-इलेक्ट्रोड सेटअप में एक कार्यशील इलेक्ट्रोड, एक सहायक इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड होता है। पोटेंशियोस्टेट तीन-इलेक्ट्रोड सेटअप के माध्यम से क्षमता प्रदान करता है। एक क्षमता, कार्यशील इलेक्ट्रोड के माध्यम से वितरित की जाती है। विभव बनाम समय ग्राफ के ढलान को स्कैन दर कहा जाता है और यह mV/s से लेकर 1,000,000 V/s तक हो सकता है। कार्यशील इलेक्ट्रोड उन इलेक्ट्रोडों में से एक है जिस पर ऑक्सीकरण/कमी प्रतिक्रियाएं होती हैं-इस इलेक्ट्रोड पर होने वाली प्रक्रियाओं की निगरानी की जा रही है। सहायक इलेक्ट्रोड (या काउंटर इलेक्ट्रोड) वह है जिस पर कार्यशील इलेक्ट्रोड पर होने वाली प्रक्रिया के विपरीत एक प्रक्रिया होती है। इस इलेक्ट्रोड की प्रक्रियाओं की निगरानी नहीं की जाती है। नीचे दिया गया समीकरण कार्यशील इलेक्ट्रोड की सतह पर होने वाली कमी का एक उदाहरण देता है। ए की कमी क्षमता है (यदि इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड अपनी मानक स्थितियों में हैं, तो यह क्षमता एक मानक कमी क्षमता है)। जैसे-जैसे सतह निकट आती है, सतह पर धारा बढ़ती है, और जब A की सांद्रता सतह पर ऑक्सीकृत/कम A के बराबर होती है ([A] = [A−])। जैसे-जैसे कार्यशील इलेक्ट्रोड की सतह पर अणु ऑक्सीकृत/कम होते हैं, वे सतह से दूर चले जाते हैं और नए अणु कार्यशील इलेक्ट्रोड की सतह के संपर्क में आते हैं। इलेक्ट्रोड के अंदर या बाहर इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह धारा का कारण बनता है। विद्युत धारा उस दर का प्रत्यक्ष माप है जिस पर इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान किया जा रहा है। जब यह दर उस दर से अधिक हो जाती है जिस पर ऑक्सीकरण या ह्रास करने वाली प्रजातियां इलेक्ट्रोलाइट के बड़े हिस्से से इलेक्ट्रोड की सतह तक फैल सकती हैं, तो धारा एक पठार तक पहुंच जाती है या एक शिखर प्रदर्शित करती है। कार्यशील इलेक्ट्रोड की सतह पर अणु ए की कमी। सहायक और संदर्भ इलेक्ट्रोड काम करने वाले इलेक्ट्रोड द्वारा जोड़े गए या हटाए गए चार्ज को संतुलित करने के लिए एक साथ काम करते हैं। सहायक इलेक्ट्रोड कार्यशील इलेक्ट्रोड को संतुलित करता है, लेकिन यह जानने के लिए कि इसे जोड़ने या हटाने के लिए कितनी क्षमता है, यह संदर्भ इलेक्ट्रोड पर निर्भर करता है। संदर्भ इलेक्ट्रोड में एक ज्ञात कमी क्षमता होती है। सहायक इलेक्ट्रोड संदर्भ इलेक्ट्रोड को एक निश्चित कमी क्षमता पर रखने की कोशिश करता है और ऐसा करने के लिए इसे कार्यशील इलेक्ट्रोड को संतुलित करना पड़ता है। रैखिक स्वीप वोल्टमैमेट्री अज्ञात प्रजातियों की पहचान कर सकती है और समाधानों की सांद्रता निर्धारित कर सकती है। E1/2 का उपयोग अज्ञात प्रजातियों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है जबकि सीमित धारा की ऊंचाई सांद्रता निर्धारित कर सकती है। स्कैन दर को बढ़ाकर वर्तमान परिवर्तन बनाम वोल्टेज की संवेदनशीलता को बढ़ाया जा सकता है। प्रति सेकंड उच्च क्षमता के परिणामस्वरूप कार्यशील इलेक्ट्रोड की सतह पर एक प्रजाति का अधिक ऑक्सीकरण/कमी होती है। परिवर्तन प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के लिए चक्रीय वोल्टमैमेट्री का उपयोग आगे की प्रतिक्रिया और विपरीत प्रतिक्रिया के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। रैखिक स्वीप वोल्टैमेट्री की तरह, चक्रीय वोल्टैमेट्री समय के साथ एक रैखिक क्षमता को लागू करता है और एक निश्चित क्षमता पर पोटेंशियोस्टेट लागू क्षमता को उलट देगा और शुरुआती बिंदु पर वापस चला जाएगा। चक्रीय वोल्टैमेट्री ऑक्सीकरण और कमी प्रतिक्रियाओं के बारे में जानकारी प्रदान करता है। अनुप्रयोग जबकि चक्रीय वोल्टैमेट्री अधिकांश मामलों में लागू होती है जहाँ रैखिक स्वीप वोल्टैमेट्री का उपयोग किया जाता है, कुछ ऐसे उदाहरण हैं जहाँ रैखिक स्वीप वोल्टैमेट्री अधिक उपयोगी है। ऐसे मामलों में जहां प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है, चक्रीय वोल्टैमेट्री कोई अतिरिक्त डेटा नहीं देगी जो रैखिक स्वीप वोल्टैमेट्री हमें देगी। एक उदाहरण में, बायोकैथोड के माध्यम से प्रत्यक्ष मीथेन उत्पादन की जांच करने के लिए रैखिक वोल्टमैमेट्री का उपयोग किया गया था। चूँकि मीथेन का उत्पादन एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया है, चक्रीय वोल्टैमेट्री ने रैखिक स्वीप वोल्टैमेट्री पर कोई अलग लाभ प्रस्तुत नहीं किया। इस समूह ने पाया कि बायोकैथोड एक सादे कार्बन कैथोड की तुलना में उच्च धारा घनत्व का उत्पादन करता है और हाइड्रोजन गैस की आवश्यकता के बिना सीधे विद्युत प्रवाह से मीथेन का उत्पादन किया जा सकता है। वोल्टैमेट्री चक्रीय वोल्टैमेट्री विद्युत विश्लेषणात्मक विधियाँ संदर्भ विद्युत विश्लेषणात्मक विधियाँ भी देखें।