Ved de elektrokemiske analysemetoder, som alle er baseret på udveksling af elektroner mellem de komponenter, der i de kemiske reaktioner indgår, kan man principielt kun måle spænding, strømstyrke og tid, men ikke desto mindre er der udviklet en lang række metoder, som drager fordel af én eller kombinerer flere af disse tre parametre. I potentiometri måler man således spændingsforskellen mellem to elektroder. Ved måling af surhedsgraden (pH) i vandprøver anvendes glaselektroder, som er selektive for hydrogenioner, der er ansvarlige for surhedsgraden. Der er også konstrueret elektroder, som er følsomme for andre ioner (fx fluorid, calcium og nitrat; se ionselektive elektroder). Desuden er der udviklet sensorer, der kan måle gasser såsom ammoniak eller kuldioxid. Denne metodik har tillige skabt grundlag for udvikling af biosensorer, hvor man på sensorens overflade har påført et lag af fx enzymer, der selektivt kan nedbryde bestemte forbindelser. Herved dannes et stof, som sensoren kan måle, og det registrerede signal kan direkte relateres til analytten. Således kan urinstof bestemmes med en ammoniakfølsom sensor, idet urinstof ved hjælp af enzymet urease kan spaltes under dannelse af ammoniak.
Andre elektrokemiske metoder baserer sig på, at elektriske ladninger kan benyttes til oxidation eller reduktion af et givet stof (elektrolyse). Her er princippet, at fx positivt ladede metalioner kan reduceres ved den negative pol (katoden) og afsættes på denne. Efter nødvendig elektrolysetid kan katoden vejes, og med viden om vægten inden elektrolysen kan koncentrationen af metalioner i opløsningen beregnes. Proceduren er efter dagens behov ikke specielt følsom, og man har derfor udviklet coulometri (efter coulomb, enheden for ladning), hvor man i stedet måler strømstyrke og den tid, strømmen løber, hvorved den overførte ladning kan bestemmes. Da de enkelte ioner bærer præcist afstemte ladningsmængder, kan mængden/koncentrationen af omsatte ioner/stof beregnes. Med moderne udstyr er det muligt at måle endog meget små strømstyrker (μA eller nA), hvilket gør metoden meget følsom. En speciel anvendelse af coulometri er den såkaldte coulometriske titrering. Som i den klassiske titrering udnyttes tilsætning af reagens til analytten, indtil ækvivalenspunktet er nået. Men ved den coulometriske titrering genereres reagenset elektrokemisk på stedet, nemlig i selve analytopløsningen via et tilsat hjælpestof. Dvs. det antal coulomb, som forbruges til at generere reagenset, og som benyttes til at titrere analytten, kan direkte relateres til mængden af analyt.
Andre elektrokemiske procedurer er voltametri og amperometri. I begge tilfælde vil strømmen, som skyldes reduktion eller oxidation af analytten, være direkte proportional med koncentrationen af denne. Amperometri har specielt fået anvendelse ved måling af oxygen, som ved tilstedeværelsen af hydrogenioner kan reduceres til vand. Dette princip har givet anledning til udvikling af en oxygensensor, der fx kan benyttes til bestemmelse af oxygenindholdet i vand, eksempelvis i åer og havvand, for således indirekte at måle udledningen af næringssalte, der gøder væksten af alger, som igen forbruger oxygen. Også oxygensensoren kan kombineres med anvendelsen af enzymer, som indgår i oxygenforbrugende reaktioner. En speciel type voltametri er polarografi, hvor der anvendes en dryppende kviksølvelektrode, udviklet af J. Heyrovski, som i 1952 modtog nobelprisen i kemi herfor.
Elektrokemiske metoder omfatter endvidere de såkaldte stripping-metoder. Her udnytter man indledningsvis, at en analyt, som regel en metalion, via elektrolyse kan reduceres og opkoncentreres i en elektrodeoverflade. Som oftest benyttes en kviksølvfilm, da kviksølv har den egenskab, at det kan opløse metaller under dannelse af amalgamer. Efter opkoncentreringen oxideres analytten ud af kviksølvfilmen, hvilket benævnes stripping. Det kan enten ske elektrisk eller kemisk. I begge tilfælde drager man fordel af, at den indledende opkoncentrering under strippingen fører til et signal, som dels er langt større end det, som man ville kunne få ved at måle direkte på opløsningen, og dels er direkte proportionalt med koncentrationen af analyt. Da det registrerede signal er afhængigt af elektrolysetiden, som kan varieres efter behov, kan man følgelig selv bestemme den ønskede følsomhed/sensitivitet, som metoden skal præstere.
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.