Tension de conformité

Quelle est la tension de conformité ?

Objectif d'un potentiostat

Le but d'un potentiostat est d'appliquer une différence de potentiel connue entre l'électrode de travail et un point de référence connu, qui est l'électrode de référence. Pour que le potentiel de l'électrode de référence reste stable, le courant ne doit pas passer par l'électrode de référence.

Une troisième électrode, la contre-électrode, porte la charge de courant. Cela signifie qu'un potentiel défini est appliqué entre l'électrode de travail et l'électrode de référence, mais que le courant est mesuré entre l'électrode de travail et la contre-électrode.

Potentiel cellulaire pour le flux de courant

Pour qu'un courant circule, un potentiel doit être appliqué entre l'électrode de travail et la contre-électrode. C'est le potentiel de la cellule. Il est réglé de manière à ce que la différence de potentiel entre l'électrode de travail et l'électrode de référence soit le potentiel de consigne. En d'autres termes, le potentiel de la contre-électrode est réglé de manière à ce qu'un courant suffisant circule entre l'électrode de travail et la contre-électrode.

Les courants qui circulent peuvent être causés par la charge de la double couche électrochimique (courant de charge capacitif) ou par une réaction électrochimique (courant de Faraday). Le courant à la contre-électrode et à l'électrode de travail doit avoir la même quantité mais des polarités opposées, par exemple, si -1 mA circule à l'électrode de travail, +1 mA doit circuler à la contre-électrode.

Si de faibles courants circulent à l'électrode de travail et qu'une grande contre-électrode est utilisée, le courant de charge capacitive peut suffire comme courant de la contre-électrode. Dans la plupart des cas, une réaction électrochimique se produit à la contre-électrode.

Oxydation et réduction

L'oxydation à l'électrode de travail nécessite une réduction à la contre-électrode et vice versa. L'oxydation et la réduction qui se produisent à la contre-électrode et à l'électrode de travail définissent le potentiel minimum requis pour la cellule. La différence de potentiel entre l'électrode de travail et la contre-électrode doit être suffisamment importante pour entraîner les deux réactions.

Souvent, la conception d'une expérience ne tient pas compte de la réaction à la contre-électrode. C'est pourquoi la réaction la plus courante à la contre-électrode est la séparation du solvant, qui est par exemple l'eau, c'est-à-dire l'oxydation de l'eau en protons et en oxygène ou la réduction de l'eau en hydrogène et en hydroxyde.

Par exemple, l'oxydation du fer à l'électrode de travail se produit à +200 mV vs RE. La scission de l'eau est la seule réduction possible à la contre-électrode. La réduction de l'eau se produit à -1,2 V vs RE. Cela signifie que le potentiel de la cellule, la différence entre l'électrode de travail et la contre-électrode, est de -1,4 V au minimum.

Potentiel cellulaire maximal atteint

Plus le courant à l'électrode de travail est élevé, plus le courant nécessaire à la contre-électrode est élevé. Pour augmenter le courant, le potentiostat augmente la différence de potentiel entre l'électrode de travail et la contre-électrode. À un moment donné, le potentiel maximal de la cellule est atteint et ne peut plus être augmenté.

Cela signifie que le potentiel de l'électrode de travail pourrait ne plus être correct, parce que le courant correct ne peut plus circuler à travers la contre-électrode. Le potentiostat a atteint sa tension de conformité. Le potentiel de l'électrode de travail restera à la dernière valeur qu'il a pu atteindre.

Pendant le DPV ou le SWV, cela signifie que le différentiel est de 0 et que la courbe montre une chute soudaine du courant et reste à 0. Dans un voltampéromètre cyclique atteignant la tension de conformité est clairement visible. Le potentiel constant conduit à un courant qui suit l'équation de Cottrell :

Le diagramme du courant en fonction du temps montre clairement que le courant présente une dépendance temporelle telle que décrite par l'équation de Cottrell au lieu de la dépendance potentielle attendue.

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Tension de conformité par instrument

La tension de conformité diffère d'un instrument à l'autre. Cette vue d'ensemble vous permet de comparer les instruments.

Notez que le module EmStat Pico a la même tension de conformité que les potentiostats de la série Sensit.