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| sensor químico como funciona |
Tipos y clasificación de sensores químicos
Se trata de un dispositivo que puede utilizarse para generar electricidad mediante una reacción química (célula galvánica) o, por el contrario, se produce una reacción química cuando se suministra energía eléctrica al sistema (célula electrolítica).
Es un tubo de vidrio lleno de un electrolito que impide la rápida migración de sustancias de una célula a otra, al tiempo que permite el contacto eléctrico entre las dos células. El electrolito es normalmente una solución que es retenida por un gel.
Consisten en dos electrodos, generalmente de un metal precioso no modificado como el oro, que pueden detectar cambios en la concentración de sulfuro de hidrógeno, o de platino, paladio o rutenio, que pueden utilizarse para detectar el hidrógeno.
Los transductores potenciométricos son el grupo de dispositivos más estudiados y desarrollados que utilizan el electrodo de vidrio, que es uno de los sensores más utilizados.
La mayoría de los métodos físicos de determinación de la estructura molecular pueden clasificarse como miembros de una gran familia, como la difracción y la espectroscopia.
El concepto se centra en la comprensión de cada medición en función de la longitud de onda o la frecuencia.
Un fenómeno característico de las ondas que se basa en su desviación cuando chocan con un obstáculo o corren a través de una grieta. La difracción se produce en todo tipo de ondas, desde las ondas sonoras, las ondas en la superficie de un líquido y las ondas electromagnéticas como la luz.
visible y las ondas de radio.
Técnicas de química analítica que estudian una solución midiendo el potencial o la corriente generada en una celda electroquímica que contiene la solución.
Los transistores de efecto de campo sensibles a los iones (ISFET) y su modificación con membranas selectivas (CHEMFET) también pertenecen al grupo de los sensores potenciométricos.
Electroquímica
Sensores químicos
Espectroscopia ultravioleta
Química analítica
Es un transistor de efecto de campo en el que la puerta es reemplazada por una membrana selectiva de iones. Cuando el sensor entra en contacto con la sustancia a analizar, la corriente que fluye a través del transistor cambia.
Permite el paso de los electrones que cierran el circuito. Mide la diferencia de potencial eléctrico entre el ánodo y el cátodo, donde el valor medido es el valor del voltaje de la célula.
Se basan en los ISFET, su fabricación con tecnología microelectrónica da a estos sensores varias ventajas sobre los electrodos selectivos de iones estándar, como su robustez, pequeño tamaño y bajo coste.
Medición del pH
La espectroscopia IR es una técnica ampliamente aceptada para obtener información estructural de las moléculas y para su análisis.
La principal limitación de la técnica era que las muestras debían colocarse de manera que fueran adecuadas para la transmisión del rayo infrarrojo, por lo que las muestras que presentaban dispersión de la luz o eran opacas no eran adecuadas.
Aunque los métodos de transmisión son muy importantes hoy en día y son utilizados como métodos de referencia por muchos copistas espectrales, las nuevas técnicas que han aparecido han ampliado la gama de aplicaciones. Las técnicas más utilizadas son las siguientes:
-confundiendo la reflexión.
-Reflexión atenuada total.
-Métodos fotoacústicos.
Estos métodos son los más utilizados y pueden producir espectros en cualquier tipo de muestra y en cualquier forma física.
Como esta relación implica necesariamente la transferencia de electrones, se llaman reacciones de tipo REDOX (reducción - oxidación).
Un transductor químico genera una señal eléctrica proporcional a un parámetro químico.
Uno de los parámetros más comunes es el PH (potencial de hidrógeno) de una solución, la concentración y la composición.
La química analítica es la ciencia que desarrolla y mejora los métodos e instrumentos para obtener información sobre la composición y la naturaleza química de la materia. Dentro de la química analítica, el análisis químico es la parte práctica que aplica los métodos analíticos para resolver los problemas relacionados con la composición y la naturaleza química de la materia.
CHEMFET's
Química analítica
espectroscopia
CATALOGO:
Sensores electroquímicos
AODE:
Métodos electroanalíticos
Métodos de química analítica
Los campos de aplicación del análisis químico son muy diversos; en la industria, el control de calidad de las materias primas y los productos acabados es el principal objetivo; en el comercio, los laboratorios analíticos certificados aseguran las especificaciones de calidad de las mercancías; en el campo de la medicina, los análisis clínicos facilitan el diagnóstico de las enfermedades.
La escala de pH suele variar de 0 a 14; las soluciones con un pH inferior a 7 son ácidas (el valor del exponente de concentración es mayor porque hay más iones en la solución) y las que tienen un pH superior a 7 son alcalinas.
La principal aplicación de este tipo de sensor es la fabricación de electrodos selectivos de iones (ISE)
Química analítica
La espectrometría es la técnica espectroscópica para determinar la concentración o la cantidad de especies.
...determinado. En estos casos, el instrumento que realiza tales mediciones es un espectrómetro o un espectrógrafo.
La espectroscopia surgió del estudio de la interacción entre la radiación y la materia en función de la longitud de onda (λ). Se utiliza a menudo en la física y la química analítica para identificar sustancias por el espectro que emiten o absorben.
Puede referirse a interacciones con partículas de radiación o a una reacción a un campo alterno o a una frecuencia variable (ν). Un diagrama de la respuesta en función de la longitud de onda (o más generalmente de la frecuencia) se denomina espectro.
Si la especie a detectar es un gas, las especies más comunes son las siguientes:
Catarómetro
Sensores de electrolitos sólidos
Sensores resistivos
Sensores piezoeléctricos
Sensores catalíticos
Sensores paramagnéticos
Dispositivos de análisis óptico
Biosensores
Se basan en la medición de los cambios de conductividad (o una propiedad relacionada) causados por la solución.
Se basan en la proporcionalidad existente entre la concentración de una determinada especie electroactiva y la corriente eléctrica registrada en la superficie de un electrodo polarizado durante la oxidación o la reducción.
Difracción
El valor del pH
Este es el electrodo donde tiene lugar la reducción. El oxidante gana electrones y por lo tanto se define como un polo positivo.
En general, se podría decir que la espectroscopia Raman consiste en una investigación de las oscilaciones de las moléculas o cristales. Para lograr este objetivo, la fuente de luz de la espectroscopia Raman es un poderoso láser. La frecuencia de cada oscilación se expresa como la diferencia entre la frecuencia emitida por la muestra y la frecuencia de la luz incidente. Por lo tanto, la espectroscopia Raman consiste en medir con una alta resolución la luz emitida por la muestra.
La química analítica se divide en dos ramas principales:
El análisis cualitativo determina qué tipo de elementos o grupos químicos se encuentran en la muestra analítica.
El análisis cuantitativo se refiere a la determinación de las cantidades de estos elementos o grupos químicos en la
Ensayo.
Los métodos químicos analíticos son aquellos procedimientos que permiten alcanzar los objetivos de determinación e identificación.
Consisten en la determinación de una diferencia de potencial en condiciones de circuito abierto entre un electrodo de trabajo y uno de referencia.
La diferencia de potencial medida entre los electrodos está vinculada a la ecuación de Nersnt.
Se utilizan productos químicos que cambian de color cuando cambia el pH de la solución. El cambio de color se debe a un cambio estructural causado por la protonación o desprotonación de la especie.
Potenciometría.
amperometría.
Es el electrodo donde se produce la oxidación, es el agente que pierde electrones y por lo tanto se considera el polo negativo.
ISFET's
Convertidor químico
Voltímetro:
La relación intensidad-concentración se comporta según un modelo derivado de la ley de Fick.
Electrodo de oxígeno tipo Clark
Consiste en un par de electrodos, uno de calomel (mercurio, cloruro de mercurio) y el otro de vidrio, en cuya solución queremos medir el valor del pH.
La varilla de soporte del electrodo está hecha de vidrio ordinario y no es conductora, mientras que el pistón sensible, que es el extremo sensible del electrodo, está hecho de vidrio polarizable (vidrio sensible al pH).
La bombilla está llena de una solución de ácido clorhídrico 0,1M saturada de cloruro de plata. El voltaje dentro del bulbo es constante porque su pH se mantiene constante (pH 7), de modo que la diferencia de potencial depende sólo del pH del medio externo.
espectroscopia de infrarrojos.
Papel de tornasol: Este método es más barato, pero menos preciso que los otros. Por lo tanto, este método se llama semi-cuantitativo porque sólo muestra algo cercano al pH de una solución.
Es la parte de la química que se ocupa del estudio de las relaciones cualitativas y cuantitativas entre la energía eléctrica y las reacciones químicas.
Medición colorimétrica
o Indicadores
Sensores de gas
Un biosensor es un instrumento para medir parámetros biológicos o químicos. Por lo general, combina un componente biológico y otro físico-químico1 .
Consiste en tres partes:
El sensor biológico: Puede ser un tejido, un cultivo de microorganismos, enzimas, anticuerpos, cadenas de ácido nucleico, etc. El sensor puede ser tomado de la naturaleza o ser un producto de la biología sintética.
El transductor: acopla los otros dos elementos y traduce la señal emitida por el sensor.
El detector: Puede ser óptico, piezoeléctrico, térmico, magnético, etc.
El ejemplo más común de un biosensor es el que mide el azúcar en la sangre. Utiliza una enzima que procesa las moléculas de glucosa y libera un electrón por cada molécula procesada. Este electrón se recoge en un electrodo y el flujo de electrones se utiliza como medida de la concentración de glucosa.
Todos los átomos se absorben en el rango ultravioleta (UV), ya que estos fotones son lo suficientemente energéticos para excitar los electrones externos. Si la frecuencia es lo suficientemente alta, se produce la fotoionización. La espectrometría UV también se utiliza para la cuantificación de las proteínas y la concentración de ADN, así como la proporción de proteínas y ADN en una solución. También se pueden hacer estimaciones razonables de la concentración de ADN o proteínas utilizando la Ley de la Cerveza.
El sistema consiste en una célula de dos electrodos, una membrana permeable al oxígeno y un electrolito. Los electrodos son un ánodo de plata y un cátodo de un metal precioso, normalmente de platino. Un electrolito que contiene KCI debe conectar el ánodo y el cátodo. El oxígeno se difunde a través de la membrana permeable hacia el interior del electrodo, donde se producen reacciones que generan una corriente que es la base de la medición.
Las mediciones de resistencia en corriente continua son las más comunes para operar estos sensores.
El valor de pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. El valor del pH indica la concentración de iones de hidronio [H3O]+ presentes en ciertas soluciones.
Puente de sal
Célula electroquímica
Medición de la conductividad
Espectrometría
Básicamente, todos los sensores se basan en el mismo principio de funcionamiento, la única diferencia es el material de la membrana selectiva, el material del ánodo y el cátodo y la sustancia interna que trae el sensor, esto marca la diferencia a qué tipo de parámetros son sensibles: pH, oxígeno, CO2.
