10.17 : Voltammetrie: Übersicht

Die Voltammetrie ist eine elektroanalytische Technik, bei der der durch eine elektrochemische Zelle fließende Strom als Funktion des angelegten Potentials gemessen wird, typischerweise unter Bedingungen der Konzentrationspolarisation. Die Technik liefert wertvolle Informationen über redoxaktive Spezies und die Stromanwort wird als Voltammogramm aufgezeichnet.

Eine voltammetrische Zelle verwendet drei Elektroden: eine Arbeitselektrode, eine Referenzelektrode und eine Hilfselektrode. Die Redoxreaktionen finden an der Arbeitselektrode statt, deren Potential durch einen Potentiostaten kontrolliert wird. Quecksilberelektroden werden häufig als Arbeitselektroden verwendet, da sie einen breiten negativen Potentialbereich aufweisen, der Störungen durch die Wasserstoffentwicklung minimiert. Quecksilberelektroden können Amalgame mit verschiedenen Metallen bilden und so bestimmte Redoxreaktionen verstärken. Darüber hinaus kann ihre Oberfläche durch Bildung neuer Tropfen erneuert werden, wodurch die Genauigkeit erhalten bleibt. Gängige Typen sind die hängende Quecksilbertropfenelektrode (HMDE) und die tropfende Quecksilberelektrode (DME).

Die Referenzelektrode, wie die gesättigte Kalomelelektrode oder die Silber-Silberchlorid-Elektrode, spielt bei der Voltammetrie eine entscheidende Rolle. Sie hält ein konstantes Potential aufrecht und gewährleistet so eine genaue Messung. Die Hilfselektrode, häufig ein Platindraht, vervollständigt den Stromkreis.

Quecksilberelektroden werden in vielen Anwendungen bevorzugt, aufgrund ihres großen negativen Potentialbereichs, der unerwünschte Wasserstoffreduktion verhindert, und ihrer Fähigkeit, Amalgamverbindungen zu bilden. Ihre Vielseitigkeit und die Fähigkeit, die Elektrodenoberfläche zu erneuern, gewährleisten konsistente und zuverlässige Ergebnisse während der Messungen.

Die Voltammetrie findet eine breite Anwendung in der Umweltüberwachung (z. B. zur Erkennung von Spurenmetallen), der pharmazeutischen Analyse und der Entwicklung elektrochemischer Sensoren. Durch die Analyse der Stromreaktion hilft die Voltammetrie, die Konzentration elektroaktiver Analyten in der Lösung zu bestimmen. In verdünnten Lösungen erreicht der Strom einen Grenzwert, der direkt proportional zur Konzentration des Analyten ist, was diese Technik für die quantitative Analyse sehr wertvoll macht.