Name: מדידת אלקטרוכימיות הדינמית של יוני כלוריד (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: למד מדידה דינמית של ריכוז יוני כלוריד באלקטרוליטים מימיים באמצעות טכניקה כרונופוטנציומטרית ללא אלקטרודת ייחוס יציבה. שיטה זו שימושית לניטור בטון ומדע חומרים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו היא חלק מפרויקט STW "פתרון אינטגרלי לבנייה בת קיימא (IS2C), פלר ואן רוסם על תמיכתה במהלך ייצור השבבים, ג'וסטינה וידמאייר על עיצוב השבב ואליסון בידולוק על תמיכתה במהלך הכנת כתב היד.

1. ייצור השבב הערה: שבב מורכב אלקטרודה עובד Ag / AgCl (WE), אלקטרודה Ag / AgCl פסאודו הפניה אלקטרודה (פסאודו-RE) ודלפק פלטינה על שבב זכוכית. מתכת הכסף מופקדת על שבב זכוכית, באמצעות חדר נקי תקן מעבד 16. אז זהו chloridized ב 0.1 M FeCl 3 פתרון במשך 30 שניות כדי ליצור שכבה AgCl על פני השטח. היועץ המשפטי לממשלה / AgCl WE (אזור = 9.812 מ&quot;מ 2) ממוקם במרכז, מוקף RE-פסאודו Ag / AgCl כפי שמוצג באיור 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד את מתכת הכסף על זכוכית לגבש אלקטרודה כסף מישוריים. הצעד אחר צעד ייצור השבב בתוך חדר נקי ניתן כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לִיתוֹגְרָפִיָה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לניקוי רקיק, לטבול את פרוסות הכוס הראשונה לתוך קונצרט כלשהו. אמבטיה HNO 3 כדי להסיר כל זיהום אורגני ולאחר מכן לתוך 1 M KOH כדי לנקות את השטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל תמונה חיובית להתנגד (200 ננומטר עבה) אלרקיק ידי ציפוי ספין prebake להתנגד ב 95 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את הפרוסות לאור UV למשך 5 שניות באמצעות מסכת זכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתח את photoresist בתמיסת מפתח. זה יחשוף את האזור של הזכוכית שבו אלקטרודות תופקדנה ואת השטח הנותר יכוסה על ידי להתנגד שלא נחשף. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חריטה בזכוכית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את פרוסות זכוכית פתחו באמבטית KOH כדי לחרוט את האזור החשוף של הזכוכית. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתכת הפקדה (מקרטעת) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתכת כסף פיקדון על אזור הזכוכית החשוף. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפקדה ראשונה טיטניום 20 ננומטר (Ti) שכבה (על ידי מקרטעת) כנדבך הדבקה לזכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ואז להפקיד 70 ננומטר פלדיום (Pd) שכבה (על ידי מקרטעת) כמחסום דיפוזיה בין הכסף Ti. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבסוף להפקיד 500 ננומטר מתכת מוכספים. זהו העובי של המתכת שהונח. האזור של האלקטרודה עובד הוא 4 מ&quot;מ 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את remaining להתנגד ידי תהליך ההמראה באמבט אצטון. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את פרוסות לתוך גודל שבב יחיד. השבב עכשיו הוא מוכן להיות chloridized לגבש אלקטרודה על שבב Ag / AgCl. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את השבב בעל שבב polytetrafluoroethylene מתוכנן בתוך בית, כפי שמוצג באיור 1. בעל מספק חיבורי חשמל קל באמצעות סיכות לדחוף (או סיכות קפיץ) ומכיל תא אלקטרוכימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Chloridize האלקטרודה כסף כדי ליצור אלקטרודה Ag / AgCl על השבב. בשביל זה, לשפוך פתרון 0.1 M FeCl 3 בתא למשך 30 שניות. או עד להופעת צבע הכסף של האלקטרודה הופך אפרפר כהה. טבילה כבר אינה קריטית בעוד זמן טבילה קצרה יכול להוביל לא בתצהיר של Ag / AgCl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את שבב עם מים ללא יונים לנקות את שבב הנותרים FeCl 3 .the עכשיו הוא מוכן לשמש למדידת chronopotentiometric. </li></ol>2. הכנת אלקטרוליט הערה: אלקטרוליטים הוכנו עם ריכוז שונה של אשלגן כלורי ב 0.5 M KNO 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן 50 מיליליטר של 50 מ&quot;מ KCl תמיסת אלקטרוליט מניות (0.186 גרם של KCl ב 50 מיליליטר של תמיסה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באותה פתרון להוסיף 2.52 גר &#39;KNO 3 לגבש אלקטרוליט רקע 0.5 M KNO 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על ריכוז התחלתי של כלוריד לאפס kno 3 ל 0.5 מ &#39;במילים אחרות להוסיף 2.52 גר&#39; KNO 3 בתוך 50 מ&quot;ל של מים ללא יונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 50 מ&quot;מ KCl להגדיל את ריכוז כלוריד יון (בין 1 מ&quot;מ ל -6 מ&quot;מ) של אלקטרוליט, באופן שיטתי, כפי שמוצג את השלבים הבאים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת 100 μl של KCl 50 מ&quot;מ לתוך 4.9 מ&quot;ל של 0.5 M KNO 3 לקבל 1 מ&quot;מ [CL]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 104 μl של פתרון 50 מ&quot;מ KCl לתוך תמיסה של צעד 2.4.1 לקבל 2 מ&quot;מ [CL]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 108.41 μl של פתרון 50 מ&quot;מ KCl אל היםolution של צעד 2.4.2 להשיג 3 מ&quot;מ [CL]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 113.19 μl של פתרון 50 מ&quot;מ KCl לתוך תמיסה של צעד 2.4.3 לקבל 4 מ&quot;מ [CL]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 118.2 μl של פתרון 50 מ&quot;מ KCl לתוך תמיסה של צעד 2.4.4 כדי לקבל 5 מ&quot;מ [CL]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 123.3 μl של פתרון 50 מ&quot;מ KCl לתוך תמיסה של צעד 2.4.5 לקבל 6 מ&quot;מ [CL]. </li></ol></li></ol> 3. הגדרת הניסוי הערה: המדידות בוצעו באמצעות potentiostat (מכשירי מדע ביולוגיים, צרפת). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את השבב בעל השבב ולחבר את המסוף המקביל potentiostat. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חברו את מסוף האלקטרודה העבודה של potentiostat אל האלקטרודה Ag / AgCl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חברו את מסוף אלקטרודה השוואתית של potentiostat למשנהו אלקטרודת Ag / AgCl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חברו את מסוף אלקטרודה נגדית של potentiostat אל האלקטרודה פלטינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את compהגדרת הניסוי lete בתוך כלוב פאראדיי כדי למנוע רעש הסביבה. </li></ol> 4. הגדרות תפעוליות Instrument הערה: הפרמטרים התפעוליים של תא אלקטרוכימי נשלטים באמצעות ממשק המשתמש של potentiostat. התגובה הפוטנציאל של Ag / AgCl WE במהלך דופק נוכחי שימושי נמדדת עבור ריכוזים שונים של יון כלוריד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוכנית potentiostat, לפתוח את chronopotentiometry טכניקה וכן להגדיר את הפרמטרים התפעוליים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הפרמטר הבא בהתאם לדרישות: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נוכחי (אני ים) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זמן של (s t) הנוכחי להחיל </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל טכניקה זו על ידי לחיצה על לחצן הפעלה בתכנית potentiostat. הערה: תכנית potentiostat ומציגה את תגובת הפוטנציאל כפונקציה של זמן תחת הדופק הנוכחי מיושם. </li></ol></li></ol> 5. מדידות ונתונים לניתוחהים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צייר את עקומת הכיול של זמן המעבר לעומת ריכוז יון Cl ב אלקטרוליט. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שנה את ריכוז Cl אלקטרוליט KCl, באופן שיטתי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחילו את המדידה עם 5 מ&quot;ל של 1 מ&quot;מ KCl עם 0.5 M אלקטרוליט רקע KNO 3 בתא אלקטרוכימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הניסוי chronopotentiometric באמצעות potentiostat ולהחיל הנוכחי של 10 מילי-אמפר / -2 ס&quot;מ במשך 10 שניות ו לאחסן את הנתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיטתי לשנות את הריכוז עד 6 מ&quot;מ עם במרווחים של 1 מ&quot;מ וחזור על המדידות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחסן את הנתונים שנמדדו כמו a.mpt קובץ ולנתח את קובץ הנתונים בתוכנית עיבוד נתונים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את הנתונים באמצעות תוכנית לעיבוד נתונים שפותחו באופן עצמי כדי לחשב את הנגזרת הראשונה של התגובה הפוטנציאל ולחשב את השיא של הנגזרת הראשונה. השיא של הנגזר הראשון הוא זמן המעבר. הערה: בקלה המלאing של תכנית עיבוד נתונים ניתן המידע המשלים של עבאס et al., 2014. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על המדידה שלוש פעמים עם מרווח של 1 hr כל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את כל קבצי הנתונים בתוכנית עיבוד נתונים ולחשב את זמן המעבר לכל מדידה. צעדי פירוט חישוב זמן מעבר הוא כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגרש את הפרש הפוטנציאלים לעומת הזמן שהתקבלה מקובצי נתונים המדידה chronopotentiometric. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את הנגזרת הראשונה של תגובה הפוטנציאלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציין את המקסימום של הנגזרת הראשונה ואת מועדה. השעה המרבי של הנגזרת הראשונה היא תקופת המעבר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור העקומה הכיול, עלילת השורש הריבועי של זמן המעבר ביחס ריכוז יוני CL. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאורך הנתונים שנמדדו העלילה עקומת תיאורטיים המבוססים על משוואת חול 25. חישוב לאחור דיפוזיה קואפיקient מהחלקה הנתונים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעלילת הנתונים שנמדדו בין הזמן המעבר ואת [CL] לקחת כל נקודה על קו ולהקליט את ערך הזמן מעבר ואת [CL]. משוואת החול ניתנת: τ = (FC * / 2J (1-t Cl -)) 2 Dπ הנה, C * הוא ריכוז יון Cl בתפזורת, F הוא קבוע פאראדיי, j הוא צפיפות הזרם, לא Cl - הוא מספר תחבורה ו- D הוא מקדם הדיפוזיה. להזניח את t Cl - שכן הוא שואף לאפס עבור ריכוז אלקטרוליטים רקע גבוה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשתנה היחיד שנותר במשוואה חול מקדם הדיפוזיה; לשים את הערך של זמן מעבר, לריכוז יוני כלוריד לבין זרם להחיל במשוואת החול מקבלת את הערך של מקדם הדיפוזיה. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת דריפט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 5 מ&quot;ל של 1 מ&quot;מ של KCl בתא אלקטרוכימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשנתי ה potentiostat, להגדיר את היישומים נוכחיים להיות 10 Am -2 וזמן להיות 10 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את התגובה פוטנציאל 2 שבועות עם שלושה מדידה בכל יום עם מרווח של 3 שעות בין המדידות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רענן אלקטרוליט, כלומר, 1 מ&quot;מ KCl, כל יום לפני ביצוע המדידות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגרש את זמן המעבר יותר משבועיים של מדידות. השינוי בזמן המעבר ליום הוא סחף את התגובה בזמן המעבר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שפעת האלקטרודה פסאודו ההפניה על מדידות זמן המעבר הערה: אזכור מדומה שונה כגון חוט Ag / AgCl, חוט פלטינה ואת חוט פלדה נבדק כדי למדוד את זמן המעבר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 4 מ&quot;מ של אלקטרוליט KCl בתא אלקטרוכימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש Ag / AgCl כמו אלקטרודה פסאודו התייחסות ולחבר אותו למסוף אלקטרודה השוואתית של potentiostat. בשל הדופק הנוכחי anodic Cl &amp; #713; יונים מתרוקנים ליד האלקטרודה עובד Ag / AgCl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצעו את המדידה chronopotentiometric ידי החלת צפיפות זרם של 15 Am -2 במשך 10 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על מדידות עם פלטינה כמו אלקטרודה פסאודו התייחסות ורשמו את הנתוני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על מדידות עם מוט פלדה כמו אלקטרודה פסאודו התייחסות ורשמו את הנתוני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגרש את זמן המעבר נמדד עבור אלקטרודות פסאודו ייחוס שונה בשימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על הסט השלם של מדידה עם 5 מ&quot;מ של KCl ואת עלילת פעם המעבר באמצעות אלקטרודות פסאודו ייחוס שונה. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Page, C., Treadaway, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aspects+of+the+electrochemistry+of+steel+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Aspects of the electrochemistry of steel in concrete.</a> Nature. 297, 109-115 (1982).</li>
<li>Koleva, D. A., Hu, J., van Breugel, K., Boshkov, N., de Wit, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conventional+and+pulse+cathodic+protection+of+reinforced+concrete%3A+electrochemical+approach+and+microstructural+investigations%5BTitle%5D)+AND+%22ECS+Transactions%22%5BJournal%5D)">Conventional and pulse cathodic protection of reinforced concrete: electrochemical approach and microstructural investigations.</a> ECS Transactions. 1, 287-298 (2006).</li>
<li>Montemor, M., Simoes, A., Ferreira, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chloride-induced+corrosion+on+reinforcing+steel%3A+from+the+fundamentals+to+the+monitoring+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Cement+and+Concrete+Composites%22%5BJournal%5D)">Chloride-induced corrosion on reinforcing steel: from the fundamentals to the monitoring techniques.</a> Cement and Concrete Composites. 25, 491-502 (2003).</li>
<li>Wegen, G., Polder, R. B., Breugel, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guideline+for+service+life+design+of+structural+concrete%3A+A+performance+based+approach+with+regard+to+chloride+induced+corrosion%5BTitle%5D)+AND+%22Heron%22%5BJournal%5D)">Guideline for service life design of structural concrete: A performance based approach with regard to chloride induced corrosion.</a> Heron. 57 (3), (2012).</li>
<li>Yoon, I., Koenders, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+time+evolution+of+critical+chloride+content+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Structural+Durability+%26+Health+Monitoring%22%5BJournal%5D)">Theoretical time evolution of critical chloride content in concrete.</a> Structural Durability & Health Monitoring. 5, 275-294 (2010).</li>
<li>Du, R. G., Hu, R. G., Huang, R. S., Lin, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+measurement+of+Cl-concentrations+and+pH+at+the+reinforcing+steel%2Fconcrete+interface+by+combination+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">In situ measurement of Cl-concentrations and pH at the reinforcing steel/concrete interface by combination sensors.</a> Analytical Chemistry. 78, 3179-3185 (2006).</li>
<li>Angst, U., Elsener, B., Larsen, C. K., Vennesland, Ø <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potentiometric+determination+of+the+chloride+ion+activity+in+cement+based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Potentiometric determination of the chloride ion activity in cement based materials.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 40, 561-573 (2010).</li>
<li>Laferrière, F., Inaudi, D., Kronenberg, P., Smith, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+system+for+early+chloride+detection+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Smart+Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">A new system for early chloride detection in concrete.</a> Smart Materials and Structures. 17, 045017(2008).</li>
<li>Tang, J. L., Wang, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+chloride-ion+concentration+with+long-period+grating+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Smart+Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">Measurement of chloride-ion concentration with long-period grating technology.</a> Smart Materials and Structures. 16, 665(2007).</li>
<li>Kohri, M., Ueda, T., Mizuguchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+a+near-infrared+spectroscopic+technique+to+estimate+the+chloride+ion+content+in+mortar+deteriorated+by+chloride+attack+and+carbonation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Advanced+Concrete+Technology%22%5BJournal%5D)">Application of a near-infrared spectroscopic technique to estimate the chloride ion content in mortar deteriorated by chloride attack and carbonation.</a> Journal of Advanced Concrete Technology. 8, 15-25 (2010).</li>
<li>Tripathi, S. R., Inoue, H., Hasegawa, T., Kawase, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-destructive+Inspection+of+Chloride+Ion+in+Concrete+Structures+Using+Attenuated+Total+Reflection+of+Millimeter+Waves%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Infrared%2C+Millimeter%2C+and+Terahertz+Waves%22%5BJournal%5D)">Non-destructive Inspection of Chloride Ion in Concrete Structures Using Attenuated Total Reflection of Millimeter Waves.</a> Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 34, 181-186 (2013).</li>
<li>Abbas, Y., Olthuis, W., van den Berg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+chronopotentiometric+approach+for+measuring+chloride+ion+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">A chronopotentiometric approach for measuring chloride ion concentration.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 188, 433-439 (2013).</li>
<li>Climent-Llorca, M. A., Viqueira-Pérez, E., Lòpez-Atalaya, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embeddable+Ag%2FAgCl+sensors+for+in-situ+monitoring+chloride+contents+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Cement+and+Concrete+Research%22%5BJournal%5D)">Embeddable Ag/AgCl sensors for in-situ monitoring chloride contents in concrete.</a> Cement and Concrete Research. 26, 1157-1161 (1996).</li>
<li>Myrdal, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMyrdal%2C+R+%22The+electrochemistry+and+characteristics+of+embeddable+reference+electrodes+for+concrete%22">The electrochemistry and characteristics of embeddable reference electrodes for concrete</a>. , Woodhead Publishing. (2014).</li>
<li>Angst, U., Vennesland, Ø, Myrdal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+potentials+as+source+of+error+in+electrochemical+measurements+in+concrete%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">Diffusion potentials as source of error in electrochemical measurements in concrete.</a> Materials and Structures. 42, 365-375 (2009).</li>
<li>Abbas, Y., de Graaf, D. B., Olthuis, W., van den Berg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((No+more+conventional+reference+electrode%3A+Transition+time+for+determining+chloride+ion+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Analytica+Chimica+Acta%22%5BJournal%5D)">No more conventional reference electrode: Transition time for determining chloride ion concentration.</a> Analytica Chimica Acta. 821, 81-88 (2014).</li>
<li>Meyer, R. E., Posey, F. A., Lantz, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronopotentiometry+of+the+Ag%E2%88%92+AgCl+system+and+analysis+for+the+chloride+ion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Electroanalytical+Chemistry+and+Interfacial+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Chronopotentiometry of the Ag− AgCl system and analysis for the chloride ion.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 19, 99-109 (1968).</li>
<li>Olthuis, W., Langereis, G., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+metrits+of+differential+measuring+in+time+and+space%5BTitle%5D)+AND+%22Biocybernetics+and+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">The metrits of differential measuring in time and space.</a> Biocybernetics and Biomedical Engineering. 21, 5-26 (2001).</li>
<li>Bakker, E., Bhakthavatsalam, V., Gemene, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+potentiometry%3A+robust+electrochemical+ion+sensor+concepts+in+view+of+remote+chemical+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Beyond potentiometry: robust electrochemical ion sensor concepts in view of remote chemical sensing.</a> Talanta. 75, 629-635 (2008).</li>
<li>Olthuis, W., Bomer, J., Bergveld, P., Bos, M., Van der Linden, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iridium+oxide+as+actuator+material+for+the+ISFET-based+sensor-actuator+system%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Iridium oxide as actuator material for the ISFET-based sensor-actuator system.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 5, 47-52 (1991).</li>
<li>Bergveld, P., Eijkel, J., Olthuis, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+protein+concentrations+with+chronopotentiometry%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Detection of protein concentrations with chronopotentiometry.</a> Biosensors and Bioelectronics. 12, 905-916 (1997).</li>
<li>Iwamoto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Derivative+chronopotentiometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Derivative chronopotentiometry.</a> Analytical Chemistry. 31, 1062-1065 (1959).</li>
<li>Olthuis, W., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplified+design+of+the+coulometric+sensor-actuator+system+by+the+application+of+a+time-dependent+actuator+current%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Simplified design of the coulometric sensor-actuator system by the application of a time-dependent actuator current.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 7, 479-483 (1992).</li>
<li>Olthuis, W., Bergveld, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+coulometric+sensor-actuator+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microchimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Integrated coulometric sensor-actuator devices.</a> Microchimica Acta. 121, 191-223 (1995).</li>
<li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBard%2C+AJ+%22Electrochemical+methods%3A+fundamentals+and+applications%22">Electrochemical methods: fundamentals and applications</a>. , 2nd, Wiley and Sons. Hoboken. (2001).</li>
<li>Bakker, E., Bühlmann, P., Pretsch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+Membrane+Ion-Selective+Electrodes-What+are+the+Limits%3F+%5BTitle%5D)+AND+%22Electroanalysis%22%5BJournal%5D)">Polymer Membrane Ion-Selective Electrodes-What are the Limits? </a> Electroanalysis. 11, 915-933 (1999).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

שעת המעבר הוא רגע של פיתול; היא תיאורטית עצמאית של כלומר פוטנציאל התייחסות, אלקטרודה השוואתית. לכן כל חוט מתכת יכול לשמש אלקטרודה פסאודו התייחסות למדידות זמן המעבר. בניגוד יוני כלוריד פוטנציומטרית מדידת הקיים בבטון שיטה זו מאפשרת מדידה חינם לטווח ארוך וכיול. יתר על כן הרגישות ואת טווח הגילוי של הריכוז יכולים להיות מכוונים על ידי התאמת הדופק הנוכחי מיושם. עבור ריכוזי CL גבוהים, אשר במקרה בבטון, דופק נוכחי גבוה צריך להיות מיושם כדי לשמור על הזמן המעבר בתוך 6 שניות....

חיישן יון כלוריד המבוסס על מדידת זמן מעבר של אלקטרודת Ag / AgCl מוצג. המטרה היא למנוע את נסחפת הטמון במהלך ניטור רציף לטווח ארוך של יוני כלוריד ב האלקטרוליט. מדידת Chronopotentiometric, אשר הוא גישת מדידה דינמית, של אלקטרודת Ag / AgCl משמשת למטרה זו. הנה בשיעור שינוי של פוטנציאל של אלקטרודת Ag / AgCl נמדד במהלך גירוי (דופק galvanostatic). היתרון של גישה זו בא לידי הביטוי כשהיא עוקפת את האלקטרודה ההתייחסות נוזלת צומת ובמקום באמצעות כל חוט מתכת כמו אלקטרודה פסאודו-התייחסות, ובכך מאפשר זיהוי של ריכוז יוני CL עבור (שנים) לטווח ארוך ביישומים באתרו, כגון מדידה בתוך מבני בטון. יוני כלוריד מבני בטון הוא אחד הגורמים העיקריים של 1,2 השפלה. הוא יוזם הצבת קורוזיה פלדה חיזוקתוצאות nd בכישלון האולטימטיבי של מבנה 3. לכן, מדידת יוני CL בבטון היא בלתי נמנעת כדי לחזות את מחזור החיים ותחזוקה של 4,5 מבנה. עקרונות חישה שונים דווחו למדידת וכלוריד בטון כגון 6,7 אלקטרוכימיים, אופטי 8,9 ו 10,11 אלקטרומגנטית. עם זאת, שיטות אופטיות אלקטרומגנטית יש setups מגושם, קשה לשלב כמערכת עצמאית ויש לי בעיות עם הסלקטיביות 12. בטכניקה אלקטרוכימיים, מדידה פוטנציומטרית של אלקטרודת Ag / AgCl היא המצב של 6,7,13 גישת אמנות. למרות תוצאות מבטיחות, הגישה זו היא מוגבלת מדידה בקנה מידת מעבדה מאז המרחף בפוטנציאל התייחסות ותוצאות נשירות דיפוזיה בנתונים פגומים 14,15. גישה בזמן מעבר המבוססת על מדידת אלקטרוכימיים הדינמי (DEM) יכולה להקל על בעיה בשל פוטנציאללהיסחף 16. ב DEM, התגובה של מערכת לגירוי להחיל נמדדת 17-19. הדוגמא של מערכת כזו היא chronopotentiometry. הנה דופק נוכחי להחיל משמש כגירוי ומכלת יונים ליד פני האלקטרודה ואת תגובת הפוטנציאל המתאימה נמדדת. זרם anodic ב אלקטרודה Ag / AgCl יוזם תגובה faradaic (Ag + Cl <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53312/arrow.jpg" /> AgCl + E) וכתוצאה מכך דלדול של יוני CL ליד משטח האלקטרודה. השינוי הפוטנציאלי הוא פונקציה של הזרם שיושם הריכוז של היונים (סלקטיבית) ב 12,20 אלקטרוליט. ברגע יונים אלה לרוקן לחלוטין ליד האלקטרודה פני שטח שיעור השינוי של עליות פוטנציאל במהירות, נותן נקודת פיתול 21. נקודת הפיתול על עקומת תגובת פוטנציאל האמת (chronopotentiogram) מראה את שעת המעבר וניתן לקבוע מןמרבי של הנגזרת הראשונה של תגובה פוטנציאל 22. שעת המעבר היא מאפיין של ריכוז היון. גישה זו נעשה שימוש כדי לקבוע ריכוז יונים שונים 17 ו pH של אלקטרוליטים 23,24. במקרה של אלקטרודת Ag / AgCl כמו אלקטרודה עבודה (שאליו נוכחי מוחל) יוני depleting יהיו יוני כלוריד 17. לכן מדידת זמן המעבר שלה יקבע ריכוזו.

<table><tbody><tr><td>חוט פלטינה (&ge; 99.99% מתכות קורט)</td><td>סיגמא אולדריץ', הולנד</td><td>EP1330-1EA</td><td></td></tr><tr><td>אשלגן כלורי (BioXtra, &ge; 99.0%)</td><td>סיגמא אולדריץ', הולנד</td><td>P9333-500G</td><td></td></tr><tr><td>אשלגן הידרוקסיד (90% דרגת ריאגנט טהור)</td><td>סיגמא אולדריץ', הולנד</td><td>484016-1KG</td><td></td></tr><tr><td>כלוריד ברזל&nbsp;</td><td>סיגמא אולדריץ', הולנד</td><td>451649-1G</td><td></td></tr><tr><td>אשלגן חנקתי (>דרגת ריאגנט 99%)&nbsp;</td><td>סיגמא אולדריץ', הולנד</td><td>P6083-500G</td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl אלקטרודת ייחוס צומת נוזלים&nbsp;</td><td>BASi, ארה"ב</td><td>דגם MF-2079</td><td></td></tr><tr><td>VSP פוטנציוסטט</td><td>מכשירים מדעיים ביולוגיים, צרפת</td><td>VSP 300</td><td></td></tr><tr><td>חוט פלדה</td><td>Microlab TU דלפט</td><td></td><td></td></tr><tr><td>חוט כסף&nbsp;</td><td>סיגמא אולדריץ', הולנד</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

מדידת אלקטרוכימיות הדינמית של יוני כלוריד

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

פרוטוקול זה מתאר את המדידה הדינמית של יוני כלוריד באמצעות זמן המעבר של אלקטרודת כסף כסף כלוריד (Ag/AgCl). אלקטרודת כסף כסף כלוריד נמצאת בשימוש נרחב למדידה פוטנציומטרית של ריכוז יוני כלוריד באלקטרוליט. במדידה זו, ניטור ארוך טווח ורציף מוגבל בשל הסחיפה המובנית והדרישה לאלקטרודה ייחוס יציבה. השתמשנו בגישה הכרונופוטנציומטרית כדי למזער את הסחיפה ולהימנע משימוש באלקטרודת ייחוס קונבנציונלית. פולס גלוונוסטטי מוחל על אלקטרודה Ag/AgCl אשר יוזמת תגובה פאראדית המדלדלת את יוני Clˉ ליד פני האלקטרודה. זמן המעבר, שהוא הזמן לרוקן לחלוטין את היונים ליד פני האלקטרודה, הוא פונקציה של ריכוז היונים, הניתן על ידי משוואת נרנסט. השורש הריבועי של זמן המעבר נמצא ביחס ליניארי לריכוז יוני הכלוריד. סחיפה של התגובה במשך שבועיים היא זניחה (59 מיקרומטר ליום) כאשר מודדים 1 מ"מ [Clˉ] באמצעות פולס זרם של 10 Am-2. זוהי מדידה דינמית שבה רגע זמן המעבר קובע את התגובה ולכן אינו תלוי בפוטנציאל המוחלט. כל חוט מתכת יכול לשמש כאלקטרודה פסאודו-ייחוס, מה שהופך גישה זו לאפשרית למדידה ארוכת טווח בתוך מבני בטון.

אלקטרודת Ag / AgCl הוא מפוברק על שבב זכוכית (figure1) באמצעות תהליך cleanroom סטנדרטי. ההתקנה מדידה chronopotentiometric (איור 2) שימש ותגובה נמדדה באמצעות potentiostat. כדי לבחון את האפקט של ריכוז יון Cl על הזמן המעבר, פתרונות המכילים 4, 5 ו -6 מ&quot;מ של CL יוני רקע 3 0.5 M KNO נמדדים (איור 3). עקומת הכיול של השורש הריבועי של הזמן המעבר לעומת ריכוז יון Cl זממה יחד עם עקומה תיאורטית <s...

מוצגת מדידה דינמית של יוני כלוריד. זמן המעבר של אלקטרודה Ag/AgCl, במהלך טכניקה כרונופוטנציומטרית, יכול לתת את ריכוז יוני הכלוריד באלקטרוליט. שיטה זו אינה דורשת אלקטרודת ייחוס קונבנציונלית יציבה.

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

המטרה הכללית של ניסוי זה היא להדגים את מדידת ריכוז יוני כלוריד באלקטרוליט מימי, באמצעות טכניקה של כרונו-פוטנציומטריה, שהיא טכניקת מדידה דינמית ואינה דורשת אלקטרודת ייחוס יציבה לטווח ארוך. טכניקה זו תסייע לנו במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום האלקטרוכימיה וביישומים קונקרטיים, כגון מדידת ריכוז יוני כלוריד בתוך בטון.פיתוח טכנולוגיה זו רלוונטי למדי מאוד ליישומים עתידיים של חישוף ריכוז יוני כלוריד בבטון. שכן רק באמצעות טכנולוגיה זו נוכל לייצר חיישנים המסוגלים לבצע מדידה בבטון לאורך זמן בעתיד. לפני תחילת הפרוצדורה, יש להטליל מתכת כסף על שבב זכוכית כדי ליצור אלקטרודת כסף מישורית.הנח את הרצועה במחזיק שבב מ-polytetrafluoroethylene, הכולל חיבורים חשמליים ותא אלקטרוכימי. כדי לבצע כלורידציה לאלקטרודת הכסף וליצור אלקטרודת כסף/כסוף כלוריד על השבב, שפוך לתא תמיסת iron chloride בריכוז 0.1 molar עד שצבע הכסף של האלקטרודה יהפוך לאפור כהה. לאחר מכן, שטוף את השבב במים דה-יוניים כדי להסיר את עודפי ה-iron chloride.לאחר הכנת האלקטרוליט והגדרת הפוטנציוסטט, שפכו חמישה מיליליטרים של תמיסת potassium chloride בריכוז 1mM עם אלקטרוליט רקע של potassium nitrate בריכוז 0.5M אל תוך התא האלקטרוכימי. לאחר מכן, התחילו את ניסוי הכרונו-פוטנציומטריה באמצעות הפוטנציוסטט והפילו זרם של 10mA/cm² למשך עשר שניות. לאחר מכן, שמרו את

dynamic-electrochemical-measurement-of-chloride-ions

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

טרנספורטרים בקרומי התאים מאפשרים הפרדה דיפרנציאלית של יונים על פני קרומי התאים או שכבות התאים וממלאים תפקידים מכריעים במהלך פיזיולוגיה, תיקון ופתולוגיה של רקמות. אנו מתארים את המיקרו-אלקטרודה המתייחסת לעצמה סלקטיבית של יונים המאפשרת מדידה של שטפי יונים ספציפיים בתאים ורקמות בודדות in vivo.

מדידה של תאי יון שטפי שימוש בטכניקת microelectrode העצמית התייחסות יון סלקטיבי

אנו מדגימים את הייצור, הכיול והתכונות של שני סוגים של מיקרו-אלקטרודות סלקטיביות ליונים (דו-חבית וקונצנטרית) למדידת ריכוזי יונים ברקמת המוח. אלה משמשים לאחר מכן בהכנת פרוסת ההיפוקמפוס של העכבר כדי להראות שפעילות מעוררת משנה הן את ריכוזי האשלגן החוץ-תאי והן את ריכוזי הנתרן.

Microelectrodes כפולה קנה וקונצנטריים עבור אותות המדידה של תאי יון ברקמת המוח

הפרוטוקול עבור קיטוב ריכוז יון רומן (ICP) פלטפורמה שיכולה לעצור את ההתפשטות של אזור ICP, ללא תלות בתנאי ההפעלה מתוארת. יכולת הייחודית זו של הפלטפורמה נמצאת בשימוש של התמזגות דלדול יון והעשרה, שהן שני קטבים של תופעת ICP.

מיזוג קיטוב ריכוז יון בין חופפי Ion Exchange ממברנות כדי לחסום את ההתפשטות של אזור הקיטוב

מאמר זה מתאר כיצד נקבעת סלקטיביות היונים של channelrhodopsin באמצעות רישומים אלקטרופיזיולוגיים של Patch-Clamp של תאים שלמים באמצעות תאי HEK293. כאן, מודגם ההליך הניסיוני לחקירת סלקטיביות כלוריד של תעלה רודופסין סלקטיבי של אניונים. עם זאת, ההליך ניתן להעברה לתעלות רודופסינים אחרים בעלי סלקטיביות מובחנת.

תא שלם תיקון מהדק הקלטות עבור קביעת electrophysiological של יון סלקטיביות ב Channelrhodopsins

אנו מציעים שיטה למדידת פרמטר שהוא מאוד רלוונטי עבור הערכות קורוזיה או תחזיות של מבני בטון מזוין, עם היתרון העיקרי של התרת בדיקה של דגימות מבנים הנדסיים. פעולה זו מבטיחה תנאי אמיתי-הממשק פלדה בטון, אשר חיוני כדי להימנע חפצים של דגימות מעבדה-עשה.

נסיוני כדי לקבוע את ערך הסף כלוריד עבור קורוזיה בדגימות שנלקחו מבני בטון מזוין

תעלות יונים Mechanosensitive נלמדים לעתים קרובות במונחים של זרימת נוזלים/הטיה רגישות כוח עם תיקון-קלאמפ הקלטה. עם זאת, בהתאם לפרוטוקול ניסיוני, התוצאה על זרימת נוזלים-תקנות של תעלות יונים יכול להיות מוטעים. כאן, אנו מספקים שיטות מניעת ותיקון שגיאות כאלה עם בסיס תיאורטי.

מדידת ריכוז יון בשכבת הגבול Unstirred עם תיקון פתוח-קלאמפ פיפטה: השלכות בשליטה של תעלות יונים על ידי נוזל לזרום

ב מדידות אלקטרופיזיולוגיות, הנוכחות של דיפוזיה פוטנציאליים מפריע את המידה המדויקת של הפוטנציאל הפוכה על ידי שינוי האלקטרודה פוטנציאליים. באמצעות גשר המלח מיקרו-אגר, ההשפעה של פעפוע פוטנציאליים ממוזער, מה שמאפשר מדידה מדויקת יותר של המצע מספרים תחלופה של חלבוני ממברנה רקומביננטי משוקם.

אלקטרודה מיקרו-אגר מלח גשר ניתוח שיעור תחלופה פרוטון של חלבוני ממברנה רקומביננטי

פרוטוקול זה ממחיש שיטה אלקטרוכימי של אלקטרודות פלטינה בסרט דק ללא התפרקות מועדפים בגבולות התבואה. טכניקות אלקטרוכימי של הוולטממטריה וספקטרוסקופיית עכבה מומחש לאפיין את משטחי האלקטרודה.

אלקטרוכימי של מאקרו פלטינה בסרט דק ומיקרואלקטרודות

כטכניקה אנליטית, אלקטרוכימיה ננו-אימפקנטית, גישה חשובה יותר ויותר לספירה ואפיון של חלקיקים אלקטרו-לא פעילים בקנה מידה ננומטרי, סובלת מדיוק ירוד בשל התפלגות הזרם ההטרוגנית הנובעת מהשימוש שלה באולטרה-מיקרואלקטרודות. מתוארת כאן גישה כללית, המכונה "הפרעה אלקטרוקטליטית", המשפרת את הדיוק במדידות כאלה.

גודל אלקטרוכימי מדויק של חלקיקים אלקטרו-לא פעילים בודדים

cavitation אקוסטי בנוזלים שהוגשו לאולטרסאונד הכוח יוצר תנאים חולפים קיצוניים בתוך בועות קורסת, אשר הם המקור יוצאת דופן פליטת תגובה כימית והאור, המכונה sonoluminescence. בנוכחותם של גזים אצילים, הפלזמה nonequilibrium נוצר. החלקיקים "החמים" וגם לפוטונים שנוצרו על ידי קריסת בועות מסוגלים לרגש מינים בתמיסה.

הפעלת מולקולות, יונים, וחלקיקים מוצקים עם אקוסטית Cavitation

למד מדידה דינמית של ריכוז יוני כלוריד באלקטרוליטים מימיים באמצעות טכניקה כרונופוטנציומטרית ללא אלקטרודת ייחוס יציבה. שיטה זו שימושית לניטור בטון ומדע חומרים.

מדידת אלקטרוכימיות הדינמית של יוני כלוריד

גלה סרטונים נוספים