Voltametri: Elektroda dan Arus

Voltametri

• Analisis sinyal dalam pengukuran voltametri didapatkan dari pengukuran arus antara elektroda kerja dan elektroda pembantu.

Elektroda dalam Voltametri

• Elektroda kerja umum meliputi Merkuri, Platinum, Emas, Perak, dan Karbon.
• Elektroda pembantu umum meliputi Platina, Karbon, dan Pasta karbon.

Elektroda Merkuri

• Elektroda merkuri gantung adalah elektroda di mana tetesan Hg ditangguhkan dari tabung kapiler.
• Elektroda merkuri tetes adalah elektroda di mana tetesan Hg berturut-turut terbentuk di ujung tabung kapiler sebagai akibat gaya gravitasi, dengan setiap tetesan menyediakan permukaan elektroda baru.
• Elektroda merkuri tetes statis adalah elektroda di mana tetesan Hg berturut-turut terbentuk di ujung tabung kapiler sebagai hasil pendorong mekanis, dengan setiap tetesan menyediakan permukaan elektroda baru.
• Amalgam adalah larutan logam merkuri dengan logam lain.

Arus dalam Voltametri

• Arus Faradaic terjadi karena reaksi redoks pada elektroda.
• Arus non-Faradaic atau arus pengisian disebabkan oleh pembentukan lapisan ganda listrik.
• Arus Residu tetap ada bahkan tanpa analit.

Penandaan Arus

• Reaksi diklasifikasikan berdasarkan reaksi yang terjadi pada permukaan elektroda kerja.
• Arus katodik adalah arus akibat proses reduksi dan memiliki tanda positif (+).
• Arus anodik disebabkan oleh proses oksidasi dan memiliki tanda negatif (-).

Pengaruh Potensial terhadap Arus Faradaic

• Larutan yang mengandung Fe(CN)6³⁻ akan direduksi menjadi Fe(CN)6⁴⁻ pada permukaan elektroda kerja.
• Hubungan konsentrasi antara Fe(CN)6³⁻/Fe(CN)6⁴⁻, dengan potensial elektroda kerja, dinyatakan melalui persamaan Nernst.
• Perbedaan konsentrasi antara larutan di permukaan elektroda dan di dalam larutan menghasilkan perpindahan Fe(CN)6⁴⁻ menjauhi permukaan elektroda.
• Reduksi Fe(CN)6³⁻ yang berasal dari tubuh larutan terjadi berikutnya.
• Aliran arus Faradaic terjadi hingga tidak ada perbedaan konsentrasi antara Fe(CN)6³⁻ dan Fe(CN)6⁴⁻ di permukaan elektroda dan tubuh larutan.
• Dalam ketiadaan konveksi, gradien konsentrasi untuk analit menunjukkan perubahan yang bergantung pada waktu dalam difusi sebagai metode transport massa.

Difusi vs Konveksi

• Lapisan ganda listrik adalah antarmuka antara elektroda bermuatan positif atau negatif dan lapisan larutan bermuatan negatif atau positif yang bersentuhan dengan elektroda.
• Arus pengisian adalah arus dalam sel elektrokimia akibat pembentukan lapisan ganda listrik.
• Voltametri hidrodinamik adalah bentuk voltametri di mana larutan diaduk secara mekanis.

Bentuk Voltamogram

• Voltamogram dapat dikarakterisasi oleh arus yang meningkat dari arus residu ke arus batas pada potensial di mana analit teroksidasi atau tereduksi.
• Magnitudo arus Faradaic berbanding terbalik dengan ketebalan lapisan difusi.
• Ketebalan lapisan difusi dijaga konstan dengan mengaduk larutan atau memutar elektroda.
• Perpindahan panas (konveksi) dengan pengadukan disebut voltametri hidrodinamik.
• Peningkatan waktu dan menghasilkan puncak arus sebagai arus batas ketika tidak ada konveksi dan ketebalan lapisan difusi meningkat.
• Arus dipantau sebagai fungsi dari penerapan potensial dan perubahan potensial dapat diukur.
• Voltamogram juga dikarakterisasi oleh arus puncak.

Teknik Voltametri

• Polarografi adalah bentuk voltametri yang menggunakan elektroda merkuri tetes atau elektroda merkuri tetes statis.
• Voltametri hidrodinamik adalah bentuk voltametri di mana larutan diaduk secara mekanis.
• Stripping Voltametri adalah bentuk voltametri di mana analit pertama-tama diendapkan pada elektroda dan kemudian dihilangkan secara elektrokimia sambil memantau arus sebagai fungsi dari potensial yang diterapkan.
• Amperometri adalah bentuk voltametri di mana arus diukur sebagai fungsi waktu sambil mempertahankan potensial yang konstan.