V ochraně životního prostředí, medicíně, průmyslu, fotovoltaice i v rozvoji nanotechnologií se využívají metody odvozené od polarografie, kterou objevil před 100 lety fyzikální chemik Jaroslav Heyrovský, pozdější nositel Nobelovy ceny za chemii (1959). K objevu došlo mezi 9. a 10. únorem 1922.
Přelomový postup umožnil zjistit elektrolýzou na rtuťové kapkové elektrodě i nepatrné množství látek v roztocích, vysvětlili ČTK elektrochemici Tomáš Navrátil a Ladislav Kavan z Ústavu fyzikální chemie Akademie věd ČR, jenž nese Heyrovského jméno. V současnosti je podle vědců velkou výzvou kombinace moderních elektrochemických metod, mezi které patří i polarografie, se spektroskopickými a dalšími metodami.
Navrátil připomněl, že k objevu metody došlo mezi 9. a 10. únorem 1922, kdy měl tehdy jednatřicetiletý Heyrovský za úkol zjišťovat povrchové napětí rtuti při vloženém elektrickém napětí. »Nechal odkapat určité množství kapek rtuti, potom je zvážil a podle toho určil její povrchové napětí. A protože šlo o zdlouhavý, nudný proces, napadlo ho, že by mohl připojit galvanometr a pomocí něj měřit elektrický proud. Tímto způsobem charakterizoval dříve pozorované anomálie. Zjednodušeně řečeno: vkládal napětí na kapající rtuť a měřil proud,« popsal Navrátil.
Vědec uvedl, že první polarograf, vyvinutý Heyrovským a japonským chemikem Masúzem Šikatou, byl vyroben v roce 1924. »Sestával se z tzv. Kohlrauschova bubínku, který umožňoval měnit vkládané napětí na rtuťovou kapající elektrodu, galvanometru, lampy a komory s fotografickým papírem, na němž se zaznamenával registrovaný signál. Měření probíhalo od počátečního napětí do napětí koncového,« řekl elektrochemik. »Když nastala přítomnost nějaké významné látky, vzrostl proud, jenž se pak ustálil na zvýšené hladině, což na fotografickém papíře odpovídalo záznamu ve tvaru vlny. Podle její výšky se určilo, kolik dané látky je v roztoku. Podle pozice na napěťové ose pak o jakou látku se jedná,« dodal vědec.
Jako důležitá pozdější vylepšení Navrátil zmínil zafixování jediné rtuťové kapky pro celé měření, náhradu rtuťové elektrody pevnými elektrodami a rozvoj elektroniky, což na přelomu 80. a 90. let umožnilo další značné zcitlivění a automatizování metody.
Polarografie základem moderních metod
V současnosti jsou moderní metody odvozené od principů polarografie nebo některé její části využívány v řadě odvětví a produktů. »Jde třeba o lambda sondu, kterou máme v autech se vznětovými motory, kde reguluje poměr mezi kyslíkem a palivem, kyslíková čidla nebo glukometry, nanotechnologie, rozbory vody a mnohé další. To jsou všechno metody založené na Heyrovského principu,« zdůraznil Navrátil. Kavan doplnil, že těmito postupy lze velmi dobře zkoumat změny fyzikálně-chemických vlastností materiálů, které nastávají při rozměrech krystalů v řádu nanometrů. Podle Navrátila lze odvozené metody použít i k detekci výbušnin, zjišťování přítomnosti narkotik v toxikologii, kontrolu poškození motorů či procesu pokovování, ale i v zemědělství, potravinářství, farmacii a také v akumulátorech.
Podle Kavana však měření proudu a napětí, tedy základ tradiční elektrochemie, neumožňuje zkoumat elektrochemické děje na molekulární úrovni. »Je tedy nutné, abychom elektrochemické techniky zkombinovali s metodami, které tyto informace poskytují. Kromě různých metod spektroskopických k tomu využíváme i mikroskopické metody. Experimenty se nejlépe provádějí přímo na rozhraní elektrody a roztoku elektrolytu,« uzavřel vědec.
(mh)
