Zo lees je een cyclisch voltammogram met de gratis CV-viewer van MolDraw

Probeer de CV-viewer hier

Druk in de live viewer op Ferroceen (reversibel) om een uitgewerkt voorbeeld te laden.

Probeer het hier

Waarom een CV-viewer in de browser?

Potentiostaatsoftware draait meestal op één labcomputer en leest de bestanden van één leverancier, waardoor collega's je gegevens vaak niet kunnen openen. Pieken met de hand uit een grafiek aflezen is traag en foutgevoelig. De viewer van MolDraw leest de gangbare exports, legt ze over elkaar en meet de standaardwaarden elke keer op dezelfde manier.

Cyclische voltammetrie in het kort

De potentiaal van de werkelektrode wordt lineair naar een keerpunt en terug gevoerd terwijl de stroom wordt geregistreerd. De anodische piek (Epa, stroom ipa) komt van oxidatie. De kathodische piek (Epc, stroom ipc) komt van reductie.

Voor een elektrochemisch reversibel koppel ligt E½ = (Epa + Epc)/2 dicht bij de formele potentiaal. De piekscheiding ΔEp is ongeveer 59/n mV bij 25 °C, waarbij n het aantal elektronen is, en verandert niet met de scansnelheid. Een verhouding ipa/ipc rond 1 betekent dat beide vormen stabiel zijn tijdens de scan. Een bredere ΔEp wijst op tragere elektronoverdracht of ongecompenseerde weerstand. Een ontbrekende terugpiek betekent dat het product wegreageert.

Een potentiaal heeft alleen betekenis ten opzichte van een referentie-elektrode. In waterig milieu gebruikt men vaak SCE of Ag/AgCl. In organische oplosmiddelen raadt IUPAC aan potentialen te rapporteren ten opzichte van het koppel ferroceen/ferrocenium (Fc/Fc+), gemeten in dezelfde cel.

Voor organische halfgeleiders geven de onsetpotentialen van oxidatie en reductie vs. Fc/Fc+ ruwe energieën van de grensorbitalen: E(HOMO) ≈ −(E_{ox, onset} + 4,8) eV, en hetzelfde met de reductie-onset voor LUMO. De waarde 4,8 eV is een conventie, geen constante.

De vergelijking van Randles-Ševčík koppelt de piekstroom aan de scansnelheid. Voor een reversibele golf van een opgeloste stof bij 25 °C geldt ip = 2.69 × 10⁵ n^3/2 A D^1/2 C v^1/2. Dus ip groeit met √v. Bij een stof die aan de elektrode vastzit, groeit ip in plaats daarvan met v.

Bestanden die de viewer opent

Zo analyseer je een CV stap voor stap

1. Druk op CV-bestand(en) openen of sleep bestanden naar het vak. Wil je eerst rondkijken, druk dan op een voorbeeld zoals Quasi-reversibel of Irreversibele oxidatie.
2. Zet onder Referentie en eenheden de optie Gegevens vs. op de elektrode waartegen je hebt gemeten en Tonen vs. op de elektrode die je wilt rapporteren. Heb je ferroceen in dezelfde cel gemeten, typ dan de E½ ervan in E½ van ferroceen vs. referentie van de gegevens (V).
3. Kies een cyclus in het menu Pieken. Lees de tabel en de toelichting "Wat het betekent" eronder.
4. Open voor energieniveaus HOMO / LUMO uit onsetpotentialen. Vink Oxidatie-onset gebruiken, Reductie-onset gebruiken of beide aan, en Onsets markeren om ze in de grafiek te zien.
5. Selecteer voor een reeks scansnelheden meerdere bestanden tegelijk, of vink Aan de grafiek toevoegen in plaats van vervangen aan. Controleer elke scansnelheid, open Analyse van de scansnelheid (Randles-Sevcik) en vul Elektronen n en Concentratie (mM) in.
6. Bewaar je werk met PNG exporteren, CSV exporteren of ip-grafiek als PNG.

Wat de viewer doet

• Overlays: elk bestand krijgt een eigen kleur. Toon, verberg of verwijder bestanden en kies welke cycli worden getekend.
• Oordeel in gewone taal: de toelichting noemt een ΔEp tot 75 mV reversibel en tot 200 mV quasi-reversibel. Pieken die meer dan 0,8 V uit elkaar liggen, worden als afzonderlijke processen behandeld; dan worden E½ en ΔEp niet gegeven.
• Referenties en tekens: reken om tussen SCE, twee Ag/AgCl-elektroden, SHE, NHE, Hg/HgO en Fc/Fc+. Oxidatie wordt naar boven uitgezet (IUPAC); vink Amerikaanse conventie aan om dat om te draaien.
• Analyse van de scansnelheid: ipa tegen √v met een gefitte lijn en R², de helling van log ip tegen log v, een oordeel over diffusie of oppervlak en de diffusiecoëfficiënt D als n, oppervlak en concentratie zijn ingevuld.
• Stroomdichtheid: vul Elektrodeoppervlak (cm²) in en vink Stroomdichtheid aan om j in plaats van I uit te zetten.

Zo gebruik je het in de les en in het lab

• Les over reversibiliteit: laad achtereenvolgens Ferroceen (reversibel), Quasi-reversibel en Irreversibele oxidatie en vergelijk ΔEp, ipa/ipc en de terugpiek.
• Een nieuwe verbinding rapporteren: vul je E½ van ferroceen in en geef E½ vs. Fc/Fc+ op; die kunnen andere groepen direct vergelijken.
• Organische elektronica: schat HOMO, LUMO en de elektrochemische bandafstand uit een CV van een film en vergelijk die met de optische bandafstand uit de UV-Vis-spectrumviewer.
• Mechanisme controleren: meet een reeks scansnelheden om een diffunderende stof te onderscheiden van een stof die aan de elektrode geadsorbeerd is.

Tips en beperkingen

• Bestanden vermelden zelden de referentie-elektrode, dus controleer Gegevens vs. elke keer.
• De omrekeningen gebruiken vaste waterige waarden vs. SHE. In organische oplosmiddelen is een interne ferroceenstandaard betrouwbaarder.
• De analyse van de scansnelheid gebruikt de eerste cyclus van elk bestand. D veronderstelt een reversibele, diffusiegecontroleerde golf bij 25 °C.
• HOMO- en LUMO-waarden zijn schattingen. Vergelijk alleen waarden die met hetzelfde Fc/Fc+-niveau en dezelfde methode (onset of E½) zijn bepaald.
• Controleer bij overlappende golven of de markeringen voor Epa en Epc op de bedoelde pieken staan.

Meer MolDraw-viewers en gidsen