بخشی از مقاله
چکیده:
هدف از این تحقیق، بر روی سطح یک الکترود کربن- شی شه عریان ،لایهایی از نانوذره مس، پلی پیرول ، کادمیوم و لیگاند قرار داده شد و بدین طریق ، الکترود ا صلاح گردید و در نهایت ح سگر کربن- شی شه ا صلاح شده به منظور اندازه گیری کادمیوم در پ ساب صنعتی استفاده گردید. این الکترود اصلاح شده در دمای اتاق ساخته شد و در اصلاح کردن الکترود پارامترهای دستگاهی و شیمیایی مانند فرکانس، غلظت، نوع الکترولیت، سرعت اسکن، PH بطور کامل بررسی گردید. از تکنیک امپدانس، میکروسکوپ الکترونی جهت مطالعه و عملکرد سطح الکترود اصلاح شده، استفاده گردید،که نتایج این بررسی به صورت نمودار و جدول آمده است.
-1 مقدمه:
الکترودهای اصلاح شده شیمیایی نگرش جدیدی به سیستمهای الکترودی است این الکترودها به قرار دادن یک معرف در روی سطح با هدف استفاده از رفتار آن معرف در سطح اصلاح شده مربوط میشود .بنابراین این چنین تعویض عمدی سطوح الکترودی، میتواند بسیاری از مشکلات الکتروشیمی تجزیهای را از بین ببرد و پایهای را برای کاربردهای جدید تجزیهای و وسایل حسی مختلف فراهم سازد، اینگونه عامل دار کردن سطوح الکترودها با معرفهای مولکولی دارای کابردهای دیگری است که شامل تبدیل انرژی، سنتزهای الکتروشیمیایی و ابزارهای میکروالکترونیک میباشد [1].
فلزات سنگین به آن گروه از فلزات اطلاق می شود که نیروی ثقل مخصوص آنها بیش از 5 گرم بر سانتی متر مکعب باشد .حدود 69فلز در طبیعت در این گروه قرار می گیرند و در مورد برخی از آنها اطلاعات سم شناسی کافی نیست .فلزات سنگین از مهمترین آلاینده های شیمیایی مواد غذایی محسوب می شوند ووجود آنها درمواد غذایی با منشا دامی امکان قرار دادن انسان رادر معرض عوارض ناشی از آنها بطور مستمر - شاید برای تمام عمر - بسیار افزایش خواهد داد.
امروزه در ممالک و جوامع صنعتی دنیا یکی از مسائل بهداشتی و زیست محیطی را آلاینده های فلزات سنگین تشکیل می دهد که از میان آنها آرسنیک،سرب، کادمیوم، جیوه و نیکل برای انسان و حیوان از اهمیت بهداشتی بیشتری برخوردارند ایراد اصلی فلزات سنگین آن است که در بدن متابولیزه نمی گردند،در واقع آن ها پس از ورود به بدن دیگر از بدن دفع نشده ودر بافت ها انباشته میشوند .همین امر موجب بروز بیماری ها و عوارض گوناگو نی در بدن میگردد . این فلزات همچن ین رشد و گسترش عفونت ها ی ویروسی، باکتری ائی و قارچی را افز ایش می دهند . از سوئی جایگزین سا یراملاح ومواد معد نی مورد نیازبدن می گردند.
به عنوان مثال در بافت ها ئی مانند رگ ها، عضلات،و استخوان ها رسوب کرده و یا در صورت کمبود روی در جیره غذائی، کادمیوم در بدن جایگزین آن خواهد شد .فلزات سنگ ین از راه ها ی مختلف وارد زنجیره غذ ایی انسان و حیوان می شوند، فاضلاب ها، مواد دفعی حاصل از فعا لیت کارخانه ها، زباله ها، گرد و غبار و.. راه ها ی معمول ورود فلزات سنگین به غذا هستند.آلودگی مواد غذ ایی به فلزات سنگین نه تنها با فعا لیت انسان حاصل می گردد بلکه بطور طبیعی نیز ممکن است این آلا ینده ها به غذا راه یابند که بطور مثال می توان خاک های آلوده را نام برد .
بهطورکلّی غذابه عنوان مهمترین منبع قرار گرفتن انسان درمعرض کادمیوم محسوب می شود[2] .کادمیوم در کبد، کلیه، استخوان . و پانکراس تجمع می یابد و به نظر میرسد که حضور آن در عضلات گونه های مختلف فرق کند .این عنصر عوارضی چون نارسایی کلیه، سرطان ریه، بیماری های مغزی، کم خونی، تغییرات اسکلتی، ناهنجاریهای جنینی و اختلالات تولیدمثلی را منجر میگرددعمدتاً. کادمیوم بر میزان عناصر مس، آهن و روی به موجب شباهت های شیمیایی و رقابت در مرحله پیوست به جایگاههای فعال آنزیمی، اثر می گذارد و نیز گزارش شده است که کادمیوم می تواند به فسفر، کلسیم و متابولیسم استخوانها اثر گذارد.[3]
واکنشهای الکتروشیمیایی به بخش عمدهای از فرآیندهای مبادله الکترون اطلاق میشوند که در سطح مشترک الکترود و محلول انجام میگیرند. الکترودها، اجزاء رسانایی هستند که نقش دهنده یا گیرنده الکترون را در جریان واکنشهای الکتروشیمیایی ایفا میکنند هر الکترودی که بتواند در نقش دهنده الکترون عمل کند، در سطح آن واکنش احیا یا کاهش انجام میگیرد. چنین الکترودی را بنا به قرار داد کاتد مینامند.
برعکس، الکترودی که بتواند نقش گیرنده الکترون را ایفا کند، جایگاه واکنش اکسیداسیون یا اکسایش بوده، بنام آند نامیده میشود. از اینرو واکنش الکتروشیمیایی اکسیداسیون را بنام واکنش آندی نیز مینامند. با توجه به مفهوم واکنش های مبادله الکترون شیمیایی، میتوان هر واکنش الکتروشیمیایی را همانند یک نیم واکنش مبادله الکترون شیمیایی در نظر گرفت. به طوری که از جمع کردن دو واکنش الکتروشیمیایی مناسب، یک واکنش مبادله الکترون شیمیایی کامل بود جود میآید. بدیهی است یکی از این دو واکنش الکتروشیمیایی آندی و دیگر کاتدی خواهد بود در شکل - 1 - نمونهای از ولتاموگرام واکنش برگشت پذیر را مشاهده مینمایید.
-1 -1 بررسی فلز کادمیوم
کادمیم عنصر نسبتاً کمیاب، نرم، چکشخوار، براق، با رنگ سفید مایل به آبی - نقرآبی - ، فلز انتقالی سمی است، این عنصر به آسانی در اسید نیتریک محلول ولی در اسید کلریدریک و اسید سولفوریک به کندی حل میشود. این عنصر به طور یکنواخت در پوسته زمین یافت میشود اما ترکیبات معدنی آن تنها در مناطق ویژهای از جهان یافت میشوند، سنگ معدن روی دارای مقادیر قابل توجهی کادمیوم است.در - شکل - 2 فلز کامیوم قابل مشاهده است.[5]
-2-1 بررسی خطرات فلز کادمیوم
میزان جذب کادمیوم در مواد غذایی ناشی از نحوه تغذیه جانوران است، کلیه و کبد محل مناسبی تمرکز کادمیوم میباشند، صدفهای دریایی نیز از تجمع بالایی از کادمیوم برخوردارند .[4] نتایج تحقیقات انجام شده با استفاده از کادمیوم نشان دار، مشخص میکند که 4/7 تا 7 درصد - متوسط 6 درصد - ، کادمیوم جذب میگردد. عواملی نظیر کمبود آهن یا پروتئین ممکن است نرخ جذب رودهای، معدهای کادمیوم را افزایش دهند.
کادمیوم در زنانی که کمبود آهن دارند تا حدود 20 درصد جذب میگردد. جذب ریوی کادمیوم به اندازه ذرات معلق بستگی دارد .[5]این عنصر ممکن است به صورت این هیدراته یا ترکیبات پیچیده معدنی مانند کربنات، هیدروکسید، کلرید، یا سولفات و همچنین ترکیبات آلی همراه با اسید هومیک یافت شود. کادمیوم از طریق فرسایش خاک و سنگ بستر، رسوبات آلوده اتمسفری ناشی از کارخانجات صنعتی، محلول در نفت خام، پساب مناطق آلوده و استفاده از لجن و کود در کشاورزی وارد اکوسیستمهای آبی میشود.[5]
-2 وسایل مورد استفاده
آزمایشهای الکتروشیمیایی توسط دستگاه میکرو اتولب ساخت شرکت متروهم2 کشور سوئیس نشان داده شده در - شکل - 3 و استفاده از نرمافزار NOVA1.11 و یک سل سه الکترودی ساخت شرکت متروهم کشور سوئیس انجام شد. در سیستم سه الکترودی به کار برده شده، از الکترود کربن- شیشه به قطر 2 mm ساخت شرکت متروهم بهعنوان الکترود کار، الکترود کامل اشباع - SCE - به عنوان الکترود شاهد - مرجع - و از یک الکترود پلاتین بهعنوان الکترود کمکی استفاده شده است.
