วิธีอ่านไซคลิกโวลแทมโมแกรมด้วยโปรแกรมดู CV ฟรีของ MolDraw

ลองใช้โปรแกรมดู CV ที่นี่

กด เฟอร์โรซีน (ผันกลับได้) ในโปรแกรมดูแบบสดเพื่อโหลดตัวอย่าง

ลองใช้ที่นี่

ทำไมต้องใช้โปรแกรมดู CV บนเบราว์เซอร์

ซอฟต์แวร์ของโพเทนชิโอสแตตมักทำงานบนคอมพิวเตอร์ในแล็บเครื่องเดียวและอ่านไฟล์ได้เฉพาะของผู้ผลิตรายเดียว ผู้ร่วมงานจึงมักเปิดข้อมูลของคุณไม่ได้ การอ่านพีกจากกราฟด้วยมือช้าและผิดพลาดง่าย โปรแกรมดูของ MolDraw อ่านไฟล์ส่งออกทั่วไป ซ้อนกราฟ และวัดค่ามาตรฐานด้วยวิธีเดียวกันทุกครั้ง

ไซคลิกโวลแทมเมทรีโดยสังเขป

ศักย์ของขั้วไฟฟ้าทำงานถูกกวาดแบบเชิงเส้นไปยังจุดกลับแล้วย้อนกลับ ขณะบันทึกกระแส พีกแอโนดิก (Epa กระแส ipa) เกิดจากออกซิเดชัน พีกแคโทดิก (Epc กระแส ipc) เกิดจากรีดักชัน

สำหรับคู่รีดอกซ์ที่ผันกลับได้ทางเคมีไฟฟ้า E½ = (Epa + Epc)/2 ใกล้เคียงกับศักย์ฟอร์มอล ระยะห่างของพีก ΔEp ประมาณ 59/n mV ที่ 25 °C โดย n คือจำนวนอิเล็กตรอน และไม่เปลี่ยนตามอัตราการสแกน อัตราส่วน ipa/ipc ใกล้ 1 หมายถึงทั้งสองรูปเสถียรระหว่างการสแกน ΔEp ที่กว้างขึ้นบ่งชี้การถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ช้าลงหรือความต้านทานที่ไม่ได้ชดเชย การไม่มีพีกขากลับหมายความว่าผลิตภัณฑ์ทำปฏิกิริยาต่อจนหมดไป

ศักย์มีความหมายเมื่อเทียบกับขั้วไฟฟ้าอ้างอิงเท่านั้น งานในน้ำมักใช้ SCE หรือ Ag/AgCl ในตัวทำละลายอินทรีย์ IUPAC แนะนำให้รายงานศักย์เทียบกับคู่เฟอร์โรซีน/เฟอร์โรซีเนียม (Fc/Fc+) ที่วัดในเซลล์เดียวกัน

สำหรับสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ ศักย์เริ่มต้น (onset) ของออกซิเดชันและรีดักชันเทียบกับ Fc/Fc+ ให้ค่าพลังงานออร์บิทัลแนวหน้าคร่าว ๆ: E(HOMO) ≈ −(E_{ox, onset} + 4.8) eV และใช้แบบเดียวกันกับศักย์เริ่มต้นรีดักชันสำหรับ LUMO ค่า 4.8 eV เป็นข้อตกลง ไม่ใช่ค่าคงที่

สมการ Randles–Ševčík เชื่อมกระแสพีกกับอัตราการสแกน สำหรับคลื่นที่ผันกลับได้ของสปีชีส์ที่ละลายอยู่ที่ 25 °C, ip = 2.69 × 10⁵ n^3/2 A D^1/2 C v^1/2 ดังนั้น ip เพิ่มขึ้นตาม √v สำหรับสปีชีส์ที่ยึดติดบนขั้วไฟฟ้า ip จะเพิ่มขึ้นตาม v แทน

ไฟล์ที่โปรแกรมดูเปิดได้

วิธีวิเคราะห์ CV ทีละขั้น

1. กด เปิดไฟล์ CV หรือลากไฟล์มาวางในกล่อง หากอยากสำรวจก่อน ให้กดตัวอย่าง เช่น กึ่งผันกลับได้ หรือ ออกซิเดชันที่ผันกลับไม่ได้
2. ใต้ ขั้วอ้างอิงและหน่วย ให้ตั้ง ข้อมูลเทียบกับ เป็นขั้วที่คุณใช้วัด และ แสดงเทียบกับ เป็นขั้วที่ต้องการรายงาน หากคุณวัดเฟอร์โรซีนในเซลล์เดียวกัน ให้พิมพ์ E½ ของเฟอร์โรซีนใน E½ ของเฟอร์โรซีนเทียบกับขั้วอ้างอิงของข้อมูล (V)
3. เลือกรอบในเมนู พีก อ่านตารางและหมายเหตุ "What it means" ใต้ตาราง
4. สำหรับระดับพลังงาน ให้เปิด HOMO / LUMO จากศักย์เริ่มต้น ติ๊ก ใช้ศักย์เริ่มต้นออกซิเดชัน ใช้ศักย์เริ่มต้นรีดักชัน หรือทั้งคู่ และ ทำเครื่องหมายศักย์เริ่มต้น เพื่อดูบนกราฟ
5. สำหรับชุดอัตราการสแกน ให้เลือกหลายไฟล์พร้อมกัน หรือติ๊ก เพิ่มลงในกราฟแทนการแทนที่ ตรวจอัตราการสแกนแต่ละไฟล์ เปิด การวิเคราะห์อัตราการสแกน (Randles-Sevcik) แล้วใส่ จำนวนอิเล็กตรอน n และ ความเข้มข้น (mM)
6. บันทึกงานด้วย ส่งออก PNG ส่งออก CSV หรือ PNG ของกราฟ ip

โปรแกรมดูทำอะไรได้บ้าง

• การซ้อนกราฟ: แต่ละไฟล์ได้สีของตัวเอง แสดง ซ่อน หรือลบไฟล์ และเลือกรอบที่จะวาด
• ข้อสรุปภาษาง่าย: หมายเหตุระบุว่า ΔEp ไม่เกิน 75 mV เป็นแบบผันกลับได้ และไม่เกิน 200 mV เป็นแบบกึ่งผันกลับได้ พีกที่ห่างกันเกิน 0.8 V ถือเป็นกระบวนการแยกกัน จึงไม่ให้ค่า E½ และ ΔEp
• ขั้วอ้างอิงและเครื่องหมาย: แปลงระหว่าง SCE, ขั้ว Ag/AgCl สองแบบ, SHE, NHE, Hg/HgO และ Fc/Fc+ ออกซิเดชันพล็อตขึ้นด้านบน (IUPAC) ติ๊ก ข้อตกลงแบบสหรัฐฯ เพื่อกลับด้าน
• การวิเคราะห์อัตราการสแกน: ipa เทียบกับ √v พร้อมเส้นที่ฟิตและ R² ความชันของ log ip เทียบกับ log v ข้อสรุปว่าเป็นการแพร่หรือพื้นผิว และสัมประสิทธิ์การแพร่ D เมื่อตั้งค่า n พื้นที่ และความเข้มข้นแล้ว
• ความหนาแน่นกระแส: ตั้ง พื้นที่ขั้วไฟฟ้า (cm²) แล้วติ๊ก ความหนาแน่นกระแส เพื่อพล็อต j แทน I

วิธีใช้งานในชั้นเรียนและในห้องปฏิบัติการ

• สอนเรื่องการผันกลับได้: โหลด เฟอร์โรซีน (ผันกลับได้) กึ่งผันกลับได้ และ ออกซิเดชันที่ผันกลับไม่ได้ ตามลำดับ แล้วเปรียบเทียบ ΔEp, ipa/ipc และพีกขากลับ
• รายงานสารประกอบใหม่: ใส่ E½ ของเฟอร์โรซีนของคุณแล้วระบุ E½ เทียบกับ Fc/Fc+ ซึ่งกลุ่มวิจัยอื่นเปรียบเทียบได้โดยตรง
• อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์: ประมาณ HOMO, LUMO และช่องว่างพลังงานทางเคมีไฟฟ้าจาก CV ของฟิล์ม แล้วเทียบกับช่องว่างพลังงานทางแสงจากโปรแกรมดูสเปกตรัม UV-Vis
• ตรวจกลไก: วัดชุดอัตราการสแกนเพื่อแยกสปีชีส์ที่แพร่ออกจากสปีชีส์ที่ดูดซับบนขั้วไฟฟ้า

เคล็ดลับและข้อจำกัด

• ไฟล์มักไม่ได้บันทึกขั้วไฟฟ้าอ้างอิง จึงควรตรวจ ข้อมูลเทียบกับ ทุกครั้ง
• การแปลงใช้ค่าคงที่ในน้ำเทียบกับ SHE ในตัวทำละลายอินทรีย์ มาตรฐานภายในเฟอร์โรซีนเชื่อถือได้มากกว่า
• การวิเคราะห์อัตราการสแกนใช้รอบแรกของแต่ละไฟล์ ค่า D สมมติว่าเป็นคลื่นที่ผันกลับได้และควบคุมด้วยการแพร่ที่ 25 °C
• ค่า HOMO และ LUMO เป็นค่าประมาณ เปรียบเทียบเฉพาะค่าที่ได้จากระดับ Fc/Fc+ เดียวกันและวิธีเดียวกัน (onset หรือ E½)
• เมื่อคลื่นซ้อนทับกัน ให้ตรวจว่าเครื่องหมาย Epa และ Epc อยู่บนพีกที่คุณต้องการ

โปรแกรมดูและคู่มือ MolDraw เพิ่มเติม