2 Instrumentelle Methoden in der Spurenanalytik
Der Begriff der Voltammetrie wurde durch Zusammenziehen der Wörter Volt-am(pero)-metrie gebildet. Unter Voltammetrie fallen all jene Methoden, die Strom-Spannungs-Beziehungen an stationären oder Festelektroden, unabhängig von ihrem Material, untersuchen.
Unter dem Sammelbegriff "Voltammetrie" werden zudem eine Reihe elektroanalytischer Methoden verstanden, welche auf dem besonderen Strom-Spannungs-Verhalten leicht polarisierbarer, stationärer Elektroden in Elektrolytlösungen beruhen. Durch Interpretation von unter geeigneten Bedingungen aufgenommen Strom-Spannungskurven (Voltammogrammen) können sowohl qualitativ als auch quantitativ Aussagen über die untersuchten Lösungen gemacht werden.
Im Prinzip
sind voltammetrische Messungen Elektrolysen, bei denen die Spannung an der
Arbeitselektrode verändert und die auftretenden Ströme in Funktion der angelegten
Spannung registriert werden, wobei die elektroaktive Species hauptsächlich
durch Diffusion an die Elektrodenoberfläche gelangen [15]
Die IUPAC [16] empfiehlt den Begriff Polarographie nur für jene Methoden zu verwenden, bei denen Strom-Spannungskurven an flüssigen Elektroden aufgenommen werden, deren Oberflächen periodisch oder kontinuierlich erneuert werden (z.B. Dropping Mercury Elektrode (DME) und Static Mercury Drop Elektrode (SMDE)).
Die einfachste Ausführung einer Polarographischen Meßanordnung besteht aus einer Glaskapillaren, die über einen PVC-Schlauch mit einem Vorratsgefäß des Quecksilbers verbunden ist. Die Höhe des Vorratsgefäßes und damit die Tropfgeschwindigkeit des Quecksilbers sind regulierbar.
Die Meßanordnung (Abb.1) besteht aus einer Gleichspannungsquelle, einem Potentiometer (mit Synchronmotor zur Änderung der Spannung), einem Galvanometer sowie der polarographischen Meßzelle mit Quecksilber-Tropf- und Bezugselektrode (Hg-Schicht oder Kalomelelektrode).
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Abb.1: Prinzipschaltung eines einfachen Polarographen mit Quecksilbertropfelektrode aus [17] |
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Bei der klassischen Gleichstrom-Polarographie wird an eine Zelle eine stetig steigende Gleichspannung in den Bereichen von 0 bis -2 V oder 0 bis +0.5 V angelegt und der sich einstellende Strom gemessen. Auf diese Art wird eine Strom-Spannungs-Kurve erhalten, die qualitative und quantitative Rückschlüsse auf den Analyten zuläßt. | ||
[15]Neeb, R.: Inverse Polarographie und Voltammetrie, Verlag Chemie, Weinheim (1969).
[16] IUPAC Compendium of analytical nomenclature, Pergamon Press, Oxford, England (1978).
[17]Schwedt, G.: Taschenatlas der Analytik, G. Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2. Auflage, (1996).