توضیحات:

الکتروشیمی
الکتروشیمی شاخه ای از شیمی است که وابسته به انرژی الکتریکی و شیمیائی می باشد. بخش بزرگی از این شاخه در رابطه با مطالعه تغییرات شیمیائی به وجود آمده در اثر عبور جریان الکتریکی و نیز ایجاد انرژی الکتریکی توسط واکنش های شیمیایی بحث می نماید. دانشمندان اندازه گیری های الکتروشیمیائی را برای سیستمهای شیمیائی به دلایل متعددی انجام می دهند. برخی از آنها تمایل دارند یک حد واسط ناپایدار همچون یون رادیکال را تولید نموده و سرعت تجزیه ای و یا خلوص طیف بینی آن را مطالعه کنند و بعضی دیگر می خواهند یک محلول را برای تعیین مقادیر بسیار جزیی یونهای فلزی یا گونه های آلی موجود در آن تجزیه نمایند. در این قبیل کاربردها، روش های الکتروشیمی به عنوان ابزاری در مطالعه سیستم های شیمیائی، به همان طریقی که روشهای طیف بینی بکار می روند، مورد بهره برداری قرار می گیرند [۱].

روش های الکتروتجزیه ای از مزایای دیگری نسبت به روش های دیگر تجزیه ای برخوردارند. اول اینکه اندازه گیری های الکتروشیمی، غالباً برای حالت اکسایش خاص یک عنصر، به صورت ویژه عمل می نمایند. دوم اینکه دستگاهوری مربوط به این تکنیکها نسبتاً قیمت های پائین تری دارند. سومین جنبه روش های الکتروشیمی، که می توان آن را مزیت و یا عیب تلقی نمود، این است که اطلاعات بدست آمده به جای غلظت های گونه های شیمیائی، درباره فعالیت ها می باشند، که در مطالعات فیزیولوژی بسیار حائز اهمیت است زیرا که فعالیت یون هایی چون کلسیم و پتاسیم، اهمیت بیشتری نسبت به غلظت های مربوطه دارند [۱].

۱-۲- انواع روشهای الکتروتجزیه ای
روش های الکتروتجزیه ای دارای تنوع گسترده ای بوده و متداول ترین این روشها در شکل(۲-۱) نشان داده شده اند.

این روشها به دو دسته کلی، روش های مرزی[۱] و توده ای[۲] تقسیم می شوند که دسته اول کاربرد گسترده تری دارد. روش های مرزی بر اساس پدیده هایی است که درسطح تماس بین سطوح الکترود و لایه نازکی از محلول که درست در مجاورت این سطوح است روی می دهند. در مقابل روش های توده ای بر اساس پدیده هایی است که در توده محلول انجام می شوند. روش های مرزی را میتوان به دو دسته اصلی ایستا[۳] و پویا[۴] تقسیم نمود که این تقسیم بندی حاکی از آن است که سلول های الکتروشیمائی در غیاب یا حضور جریان کار می کنند. روش های ایستا که مشتمل بر اندازه گیری های پتانسیومتری است، به دلیل سرعت و گزینش پذیریشان دارای اهمیت خاصی می باشند [۲].

روش های مرزی پویا که در آنها جریان در سلول های الکتروشیمائی نقش اصلی دارد، به چند زیر گروه تقسیم می شوند. در روش های آمپرومتری، ولتامتری و کولومتری در پتانسیل ثابت الکترود، پتانسیل سلول کنترل شده و سایر متغیرها اندازه گیری می شوند. در روش های پویای جریان ثابت، جریان در سلول ثابت نگه داشته شده و سایر داده ها جمع آوری می شوند [۲].

از بین روش های مذکور که در شکل۱-۱ نشان داده شده اند، فقط به تشریح روش های پتانسیومتری که در این پروژه مورد استفاده می باشند، می پردازیم.

– پتانسیومتری
روش های پتانسیومتری بر اساس اندازه گیری پتانسیل سلول های الکتروشیمیائی در غیاب جریان قابل توجه پایه گذاری می شوند. در این روش ها، پتانسیل الکترود شناساگر نسبت به یک الکترود مرجع اندازه گیری می شود. الکترود شناساگر در تماس مستقیم با محلول آنالیت بوده ولی الکترود مرجع معمولاً از محلول آنالیت توسط یک پل نمکی جدا می شود. پتانسیل الکترود شناساگر، مستقیماً متناسب با لگاریتم فعالیت آنالیت در محلول می باشد. روش های پتانسیومتری غالباً برای شناسایی نقطه پایانی تیتراسیون ها مورد استفاده قرار می گیرند. این روش از اواخر قرن نوزدهم تاکنون مورد استفاده قرارگرفته است، در حالیکه اندازه گیری های پتانسیومتری مستقیم با استفاده از الکترودهای یون گزین از نیمه دوم قرن بیستم متداول شده اند. چنین الکترودهایی از مزاحمت دیگر گونه ها نسبتاً مصون بوده و یک وسیله سریع وآسان برای تعیین کمی بسیاری از آنیون ها و کاتیونهای مهم به شمار می آیند. جذابیت این روش بدین خاطر است که روش های پتانسیومتری ساده وارزان بوده وتنها مشتمل بر الکترود مرجع، الکترود شناساگر و وسیله اندازه گیری پتانسیل می باشند. عنصر کلیدی برای روش پتانسیومتری، الکترود شناساگر است. در حال حاضر الکترودهای انتخابگر یون به صورت تجارتی برای تعداد زیادی از یون های مختلف در بازار موجود بوده و تقریباً تمامی انواع تیتراسیون ها (اسید-باز، تشکیل کمپلکس و اکسایش- کاهش) را امکان پذیر ساخته اند [۳].

۱ -۲-۱-۱-مشخصات حسگرهای شیمیایی[۱]
شیمی تجزیه با اطلاعات شیمیایی نهفته در هر ماده روبرو است ، حسگرها می توانند تغییرات غلظت پویایی را که گاهی اوقات در محدوده های وسیع در هر دو جهت افزایش و کاهش غلظت رخ می دهند را حس نماید و در نتیجه می توانند برای بسیاری کاربردهای تجزیه ای به طور مطلوب به کار روند [۴].
به منظور کسب اطلاعات مفید در شیمی تجزیه ، حسگرهای شیمیایی می بایست مشخصات ویژه ای داشته باشند که می توان به موارد زیر اشاره نمود.