Advanced electrochemical methods - MC230P90

• Title: Pokročilé elektrochemické metody
• Czech title: Pokročilé elektrochemické metody
• Guaranteed by: Department of Analytical Chemistry (31-230)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2021
• Semester: summer
• E-Credits: 2
• Examination process: summer s.:combined
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: doc. RNDr. Karolina Schwarzová, Ph.D.
• Teacher(s): RNDr. Hana Dejmková, Ph.D.; RNDr. Jan Fischer, Ph.D.; doc. RNDr. Karolina Schwarzová, Ph.D.; prof. RNDr. Vlastimil Vyskočil, Ph.D.

Annotation

Přednáška představuje novější elektrochemické metody jak z teoretického, tak z praktického hlediska. Je zaměřena organickou elektroanalýzu, mechanismus elektrodových reakcí organických látek a jeho analytické důsledky.
Předpokladem porozumění je orientace v principech elektrochemických metod (polarografie/voltametrie, potenciometrie, ampérometrie, coulometrie, konduktometrie) a základní znalost elektrodových materiálů (rtuťové elektrody, amalgámové elektrody, uhlíkové elektrody (grafit, skelný uhlík, uhlíková pasta), tradiční elektrodové materiály (platina, zlato).

Last update: Schwarzová Karolina, doc. RNDr., Ph.D. (25.09.2024)

Literature

Specializované monografie a přehledné referáty doporučované přednášejícími v průběhu přednášky.

Elektronické podklady - přednášky v powerpointu - budou předány studentů na přednáškách.

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (25.05.2021)

Requirements to the exam

Předmětem zkoušky je vše, co bylo odpřednášeno. Zkouška probíhá ústní formnou.

Last update: Schwarzová Karolina, doc. RNDr., Ph.D. (24.09.2024)

Syllabus

1. Úvod, vývoj elektrochemických metod a jejich pokročilé varianty.

2. Cyklická voltametrie – profil voltametrické křivky, děje reversibilní (Randles-Ševčíkova rovnice), quasi-reversibilní, ireversibilní (Delahayova rovnice). Chronopotenciometrie a chronoampérometrie.

3. Pulsní voltametrické metody, AC voltametrie.

4. Mechanismus elektrodových reakcí organických látek a jeho analytické důsledky (přehled elektroaktivních funkčních skupin, Hammetova korelace, typy elektrod vhodné pro stanovení jednotlivých typů látek).

5. Určení mechanismu elektrodového děje. Určení počtu vyměňovaných elektronů z elektrochemických měření, adsorpční jevy, děje elektrochemické a chemické, následné a předcházející (CE, EC, EE procesy), simulační programy. Rotační disková elektroda.   

6. Elektrochemická měření v nevodných prostředích. Potenciálová okna rozpouštědel, základní elektrolyty, specifika měření, referentní elektrody.

7. Mikroelektrody a mikroelektrodová pole. Polarizační křivka, důsledky miniaturizace. Techniky přípravy, využití v praxi.

8. Průtoková měření. Pokročilé varianty detekce (multipulsní ampérometrická detekce (MPA), „fast scan“ cyklická voltametrie). Vsádková injekční analýza (BIA). Automatizace měření.

9. Elektrochemické katalytické děje.

10. Impedanční metody. Reálná a imaginární hodnota impedance, ekvivalentní obvod elektrochemické nádobky, Nyquistův diagram, elektrochemická impedanční spektroskopie (EIS), vyhodnocení impedančních dat.

11. Modifikace elektrodového povrchu. Vodivé polymerní filmy, nanočástice.

12. Biosensory.

Last update: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (25.05.2021)

Learning outcomes

Po absolvování předmětu student dokáže:

Pohovořit o vývoji elektrochemických metod včetně jejich pokročilých variant.
Vysvětlit princip cyklické voltametrie, popsat voltametrickou křivku, definovat děje reversibilní (Randles-Ševčíkova rovnice), quasi-reversibilní, ireversibilní (Delahayova rovnice). Vysvětlit princip chronopotenciometrie a chronoampérometrie.
Vysvětlit princip pulsních voltametrických metod a AC voltametrie a uvést jejich výhody oproti ostatním voltametrickým metodám.
Vysvětlit mechanismus elektrodových reakcí organických látek pro elektroaktivní funkční skupiny, vysvětlit princip Hammetovy korelace, uvést typy elektrod vhodné pro detekci jednotlivých typů látek.
Analyzovat mechanismus elektrodového děje. Určit počet vyměňovaných elektronů z elektrochemických měření, popsat adsorpční jevy a jejich vliv na elektrochemickou odezvu, rozlišit děje elektrochemické a chemické, následné a předcházející (CE, EC, EE procesy), analyzovat možnosti simulačních programů. Popsat možnosti využití rotační diskové elektrody.
Popsat elektrochemická měření v nevodných prostředích. Vysvětlit limitní děje určující potenciálová okna v různých rozpouštědlech a základních elektrolytech, vysvětlit specifika měření a uvést referentní elektrody pro nevodná prostředí.
Popsat mikroelektrody a mikroelektrodová pole. Analyzovat polarizační křivku a důsledky miniaturizace. Diskutovat techniky přípravy mikroelektrod a jejich využití v praxi.
Popsat elektrochemická měření v průtoku kapaliny a vysvětlit princip pokročilých variant detekce (multipulsní ampérometrická detekce (MPA), „fast scan“ cyklická voltametrie). Vysvětlit vsádkovou injekční analýzu (BIA) a přínosy automatizace měření.
Vysvětlit elektrochemické katalytické děje.
Vysvětlit princip impedančních metod. Definovat reálnou a imaginární hodnotu impedance, ekvivalentní obvod elektrochemické nádobky, zkonstruovat Nyquistův diagram pro elektrochemickou impedanční spektroskopii (EIS) a vyhodnotit data z impedančních měření.
Popsat výhody a nevýhody modifikace elektrodového povrchu, uvést příklady (vodivé polymerní filmy, nanočástice).
Vysvětlit princip biosensorů a uvést příklady, diskutovat jejich výhody a nevýhody v porovnání s ostatními detekčními technikami.

Last update: Schwarzová Karolina, doc. RNDr., Ph.D. (25.09.2024)