Obsah Úvod Seznam zkratek

3.2 Elektrody

Většina elektrochemických dějů souvisí s procesy, které probíhají na rozhraní elektroda / roztok.

1. Rtuťové elektrody

Rtuť je velmi přitažlivý elektrodový materiál, který má díky vysokému napětí vodíku (od +0,4 do -2,6 V vs. SCE – Saturated Calomel Electrode) značně široký použitelný potenciálový interval v katodickém směru v porovnání s platinovou, uhlíkovými a jinými tuhými elektrodami.

Další výhodou je její lehce obnovitelný, vysoce reprodukovatelný hladký povrch. Nevýhodou rtuťové elektrody je omezené použití v anodické oblasti (kvůli oxidaci rtuti) a její toxicita především v plynné fázi. [19]
Nejčastěji používané typy rtuťových elektrod:

• 
  kapková rtuťová elektroda (DME - Dropping Mercury Electrode)
  
• 
  visící (stacionární) rtuťová kapková elektroda (HMDE – Hanging Mercury Drop Electrode resp. SMDE -Static Mercury Drop Electrode)
  
• 
  rtuťová filmová elektroda (MFE - Mercury Film Electrode)
  
• 
  amalgámové pastové elektrody (MeSA-PE – Metal Solid Amalgam Paste Electrode, LA-PE – Liquid Amalgam Paste Electrode, MeSA-CompE – Metal Solid Amalgam Composite Electrode)
  

Potenciálový interval u rtuťových elektrod je od -2,0 do +0,4 vs. SCE.

2. Pevné elektrody

Vlastní technika měření v metodách, kde se měří protékající proud v závislosti na přiloženém napětí, je stejná pro všechny typy pracovních elektrod. Zatím co povrch rtuťových elektrod je homogenní a také se jednoduše a dokonale obnovuje odkapáváním rtuti, povrch stacionárních pevných elektrod se mění interakcemi se složkami roztoku. Navíc u pevných elektrod je povrch vždy víceméně nehomogenní. Pro dosáhnutí reprodukovatelných výsledků na pevných elektrodách se musíme striktně přidržovat předepsaných postupů a zásad práce pro tu kterou elektrodu. Především je potřebné elektrodu před měřením očistit od naadsorbovaných nečistot, reagujících látek a jejích produktů.

Výhodou tuhých elektrod oproti rtuťovým je poměrně vysoká hodnota napětí kyslíku, takže je možné sledovat elektrochemické děje až do oblasti okolo +1,2V vs. SCE.
Pevné elektrody jsou:

3.2.2.1 Kovové elektrody

Z kovových materiálů se pro pevné elektrody používají platina, zlato, někdy měď. Méně ušlechtilé materiály nejsou vhodné, protože podléhají vedlejším reakcím se složkami roztoku.
Potenciálový interval u některých kovových elektrod:

• 
  zlato (-0,9 - +1,5 V vs. SCE)
  
• 
  stříbro (-0,1 - + 0,5V – obvykle používaný potenciálový rozsah)
  
• 
  platina (-0,5 - +1,2 V vs. SCE)
  
• 
  měď (-1,5 - + 0,1V – obvykle používaný potenciálový rozsah)
  

3.2.2.2 Uhlíkové elektrody

Poměrně jednoduše se čistí elektrody z různých druhů uhlíku, jejichž povrch se dá obrousit např. jemným brusným papírem (smirkový papír). Uhlíkové elektrody však způsobují komplikace svojí pórovitostí, která má za následek zadržování roztoku. To vede k vysokým nadbytečným proudům a ke špatné reprodukovatelnosti měřeného signálu. Pórovitost se snižuje impregnací elektrody nebo se používá porézní pyrolytický grafit, či nejčastěji sklovitý uhlík.
Sklovitý (skelný) uhlík (GC - Glassy Carbon) je velmi oblíbený elektrodový materiál, pro své mechanické a elektrické vlastnosti, široký potenciálový interval a relativně dobré reprodukovatelné výsledky. Skelný uhlík je však citlivý na přechod velkých proudů a rychle stárne (rekrystalizuje na grafit), čímž narůstá šum a nereprodukovatelný residuální proud.

Díky své vysoké hustotě a malému rozměru pórů skelný uhlík nevyžaduje žádnou impregnaci. Povrch se upravuje pouze leštěním.

Potenciálový interval u grafitové elektrody impregnované voskem je od -0,6 do +1,2 V vs. SCE.

Rotační disková elektroda (RDE – Rotating Disk Electrode) představuje podrobně studovanou a nejlépe definovanou hydrodynamickou elektrodu.

Na rozdíl od např. kovových či uhlíkových elektrod se tato elektroda při měření otáčí kolem své osy a uvádí do pohybu i roztok, ve kterém je ponořena. Co se týče složení této elektrody, do inertního materiálu (př. teflon) je vsazen disk z kovového materiálu nebo uhlíku.

Z rotační diskové elektrody byla postupem času vyvinuta Rotační disková elektroda s prstencem (RRDE – Rotating Ring-Disk Electrode). Podobně jako RDE i tato elektroda se při měření otáčí kolem své osy a uvádí do pohybu i roztok, ve kterém je ponořena. Co se týče složení, má RRDE navíc kolem diskové elektrody umístěný prstenec, který tvoří nezávislou (izolovanou) elektrodu. Je tedy možné látky generované elektrochemickou reakcí na diskové elektrodě detekovat za jiných elektrochemických podmínek na prstencové elektrodě.

Tato elektroda má význam z hlediska studia produktů elektrodové reakce a jejich dalších rychlých přeměn.

3.2.3 Jiné elektrody

3.2.3.1 Mikroelektrody a ultramikroelektrody

 makroelektrody ( s plochou v řádu cm²)

 minielektrody (např. DME)

 semimikroelektrody (některé HMDE)

 mikroelektrody (tzv. menisková SMDE)

 ultramikroelektrody – do této skupiny patří elektrody jejichž průměr je menší než 20 m.

Už nějaký čas se používají kovové i uhlíkové elektrody o extrémně malých rozměrech pro voltametrická a polarografická měření. Tyto elektrody byly původně vyvinuty pro biologický a lékařský výzkum.

3.2.3.2 Chemicky modifikované elektrody

Fyzikálně-chemické vlastnosti každé elektrody se změní, když se změní její povrch v důsledku navázání nějakých látek nebo funkčních skupin – modifikátory.

Oblast chemicky modifikovaných elektrod (CME - Chemically Modified Electrode) je dnes už velmi široká a její hranice nejsou přesně definované. Můžeme konstatovat, že skoro každá elektroda interaguje nějakým způsobem s prostředím a je i částečně modifikovaná (např. adsorpcí různých látek z roztoku).

Důležitým požadavkem na CME je jednoduchá regenerace povrchu elektrody. Z tohoto hlediska se výborně pracuje s uhlíkovými pastovými elektrodami. Do uhlíkové pasty se jednoduše přidá vhodný modifikátor. Díky této modifikaci se takováto chemicky modifikovaná uhlíková pastová elektroda stává selektivně citlivou pro některý analyt. Uvedu tu příklad: Při použití kupronu jako modifikátoru je tato elektroda citlivá pro Cu(II).

2. 
   
   Download 4.2 Mb.