電気重量分析法は、物質（通常は金属）のイオンを分離・定量する手法です。このプロセスでは、分析対象溶液を電気分解します。電気化学的還元により、分析対象物質は陰極に析出します。実験前後の陰極の質量を測定し、その差から元の溶液中の分析対象物質の質量を計算します。分析対象の金属のみが電極に析出するように、電極の電位を制御することが重要です。
このプロセスは電気メッキに似ています。
分極現象は電気分解において逆起電力を生じさせ、セルの実際の起電力を低下させます。したがって、電解質の電気分解は、この逆起電力を克服した場合にのみ可能です。2つの分離された白金電極を硫酸銅の希薄溶液中に置き、電位源を印加した場合、ある最小電位が印加されるまでは、系にはほとんど電流が流れません。その後、印加電位の増加に伴い電流が増加します。分極による逆起電力を克服し、電解質の電気分解を支障なく行うのにちょうど十分な印加電圧は、分解電位と呼ばれます。
分解ポテンシャル Ed はさまざまなポテンシャルで構成され、次のように表されます。
- Ea (最小) = Ed = Eb + Es + Ev
ここで：
- Ea = 印加電位
- Ed = 分解電位
- Eb = 理論上の逆電位
- Ev = 過電圧。
電気重量分析法の起源は19世紀に遡り、アメリカの化学者オリバー・ウィルコット・ギブスが銅とニッケルの電気分解沈殿を研究しました。カール・ラッコウが電気金属分析に関する同様の研究を行うまで、この手法はこの種のものとしては初めてのものでした。今日では、この2人が電気重量分析法の発明者として認められています。当時は「電気化学分析」、「電気分析」、または「電解分析」として知られていました。[1]
電気重量測定法はすべて、ATカット水晶振動子をセンサーとして用いる従来の水晶振動子微量天秤（QCM）システムを採用している[要説明]。QCMの基礎は、水晶電極の界面領域に伝達される質量を、振動する水晶振動子の共振周波数によって検出できるという概念に基づいている。ATカット水晶で発生する振動モードのほとんどは無視できるが、厚みすべり振動と呼ばれる振動モードがある[2] 。 これらの振動は非常に感度が高く、センサー近傍の原子間相互作用を正確に検出できるため、これらの技術は分析化学に利用されている[要説明]。
QCMの技術と従来の電気化学技術を組み合わせることで、電気化学水晶振動子微量天秤（EQCM）が開発されました。EQCMは、電気重量測定法を実行するための新しい装置です。この装置は、圧電共振器によって生成された高周波音波を用いて、装置の界面領域に注入されたエネルギーを蓄積・散逸させます。[3]
電気重量測定法は、ポリマー研究、銅の電着、酸性媒体中での金の酸化、硫酸媒体中での鉄の不動態、 WO3へのイオン挿入などに役立ってきた。[4]
参考文献
- ^ Lubert, Karl-Heinz; Kalcher, Kurt (2010). 「電気分析法の歴史」 . Electroanalysis . 22 ( 17–18 ). John Wiley & Sons, Inc: 1937– 1946. doi :10.1002/elan.201000087 . 2021年4月9日閲覧
- ^ Torres, Róbinson; Arnau, Antonio; Perrot, Hubert. 「AC電気重力測定実験のための電子システムI：基礎技術」（PDF） . EIA大学. 2021年4月9日閲覧。
- ^ Hillman, Robert (2011). 「EQCM：軽いタッチの電気重量測定」 . Journal of Solid State Electrochemistry . 15 ( 7–8 ). Springer Nature Switzerland AG: 1647–1660 . doi :10.1007/s10008-011-1371-2. S2CID 97029963. 2021年4月9日閲覧。
- ^ Gabrielli, C.; Keddam, M.; Nadi, N.; Perrot, H. (2010年9月). 「交流電気重量測定法による導電性ポリマー中のイオンおよび溶媒輸送の調査．ポリアニリンへの応用」 .電気分析. 22 ( 17–18 ): 1937–1946 . doi :10.1002/elan.201000087 . 2021年4月9日閲覧。
