וולטמטריה ציקלית – הבדלי גרסאות

וולטמטריה ציקלית היא שיטה אלקטרוכימית אנליטית אשר נעשה בה שימוש נרחב במחקר של [[תרכובת אורגנית|חומרים אורגניים]], [[תרכובת אי-אורגנית|אי-אורגניים]] וביו-כימיים כדי למדוד את פוטנציאל החמצון חיזור וכן מעקב אחר תהליכים של העברת אלקטרונים . הניסוי מחייב סריקה של טווח פוטנציאלים תוך כדי מעקב אחר השתנות הזרם בתהליך. שיטה זו מושגת באמצעות [[תא שלוש אלקטרודות]], פוטנציוסטט, ומחשב. המתח, מופעל על אלקטרודת העבודה ונסרק באופן לינאריליניארי מן הפוטנציאל הראשוני (אותו קבענו מראש) ועד המשני (פוטנציאל המיתוג), אשר שם כיוון הסריקה מתהפך. הפוטנציאל נמדד בין אלקטרודת העבודה לאלקטרודת הייחוס, והזרם נמדד בין אלקטרודת העבודה לאלקטרודה הנגדית.

בוולטמטריה ציקלית, המתח על האלקטרודה משתנה באופן לינאריליניארי כפי שאפשר לראות בתרשים שבצד. תרשים זה מוכר גם כקצב הסריקה בוולטמטריה (וולט לשנייה). המתח נמדד בין אלקטרודת ייחוס והאלקטרודה העובדת בעוד שהזרם נמדד בין האלקטרודה העובדת והאלקטרודה הנגדית. המידע הנאסף מוצג בגרף של זרם (I) נגד מתח (V). כפי שניתן לראות מצורת הגל, הסריקה קדימה תביא להופעת נקודת מקסימום עבור כל נקודה בה הדוגמה יכולה להיות מחוזרת (או מחומצנת בהתאם לכיוון הסריקה הראשוני) בטווח המתחים הנמדד. בנקודת החיזור, הזרם יעלה באופן קיצוני (פיק) אבל יפול ברגע שהחומר הניתן לחיזור על יד האלקטרודה יתכלה. במקרה בו תגובת ה[[חמזור]] היא הפיכה, כאשר המתח בין האלקטרודות יתהפך, המתח יהיה כזה שהראגנט בתמיסה יחומצן מחודש, במקרה זה יופיע פיק זרם בכיוון ההפוך לזה הנמדד בתחילה. הפיקים יהיו בדרך כלל דומים בצורתם. מגרף זה ניתן ללמוד על פוטנציאל ה[[חמצון-חיזור]] של החומרים הנבדקים כמו גם על תכונותיהם האלקטרוכימיות. לדוגמה, אם המעבר האלקטרוני על פני המשטח הוא מהיר והזרם מוגבל על ידי ה[[דיפוזיה]] של צורונים לפני השטח של האלקטרודה, אז הפיק של הזרם יהיה פרופורציונלי לשורש הריבועי של קצב הסריקה. יחס זה מתואר על ידי משוואת קוטרל {{אנ|Cottrell equation}}.'''

לפיקים הפיכים יש הבדל מתחים ברור בין פיק החמצון (E_pa) ופיק החיזור (E_pc) במערכת אידאליתאידיאלית, הערך המוחלט |E_pc-E_pa| יהיה 59mV עבור תגובה הכרוכה באלקטרון אחד ו30mV בתגובה של שני אלקטרונים. כמו כן, במקרה של תגובה הפיכה, היחס בין הזרם העובר בזמן חמצון ובזמן חיזור קרוב ל-1. כאשר פיקים כאלו מופיעים ניתן ללמוד על פוטנציאל [[תא אלקטרוכימי|חצי התא]] באמצעות המעגל התרמודינמי של בורדוול {{אנ|Bordwell thermodynamic cycle}}. כאשר לא מדובר על תגובות הפיכות לחלוטין (יחס הזרמים שונה מ1) ניתן ללמוד מידע נוסף, בפרט על הקינטקיה של התגובה האלקטרוכימית.