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  CA (Chrono
Amperometry)
     CA (Chrono Amperometry)
 
  CA (ChronoAmperometry) 분석법
CA (Chrono Amperometry)

평형을 이루고 있는 전극에 전기화학 반응을 유도할 수 있는 충분히 큰 값의 전위를 스텝으로 인가하게 되면 전류의 흐름이 관찰된다. 즉, 전위를 계단 형태로 주고 시간에 따른 전류를 측정.

이와 같이 인가한 전위 스텝에 대하여, 시간에 따른 전류 신호를 관찰하는 것이 CA (ChronoAmperometry) 이다.

이 방법은 용액 내 활성물질의 확산계수를 측정하는 경우나, 속도론 및 메카니즘을 분석하고자 할 때 이용되는 방법.
CV와 같이 정전압( PotentioStat Mode )방식이나 분석시 인가되는 전압 파형이 현저히 다르다.
즉 과도상태를 극대화 함으로서 계면에서의 Capacitance 효과를 관찰하는데 많이 사용된다.




* WizECM-1200Premium
Dynamic Mode

① 블록도(정전위 회로)


② 파형




③ Parameter



Static Mode

① 블록도(정전위 회로)


② 파형




③ Parameter





* 2전극계에서 저항(R) 이 존재할 때  
CA 그래프 [ 전류 VS Time ]


[ X축을 시간으로 나타날때 ] 

저항은 시간에 관계된 전류의 변화량을 보이지 않고 인가한 전압에 비례해서 전류가 일정하게 흐른다.

CA는 정전압을 주며 전류의 흐름을 보는 것이다. 이는 그 전위를 일정하게 유지시키기위해서는 그에 따른 전류가 변화하기 때문에, 전압 설정값에 따라 전류 peak에도 영향이 가기 때문이다. 정전압이라고 해서, 같은 값의 즉 어떠한 수를 가지는 전압을 긴 시간 동안 가하는 것이 아닌, 한 순간 반응이 일어나는 동안에 전위를 유지시키는 것이다. 그래프 도식하는 것이 순간순간 한 점에서 정전압에 대한 전류 값을 찍어낸 것을 매우 짧은 시간 동안 반복적으로 진행하는 것이다.

일반적으로 CA 측정법은 전기화학적인 회로를 분석할 때는 주로 커패시터 측정할 때 쓰인다.
커패시터에서는 전압에 대한 전류의 흐름으로 충·방전을 관찰한다. 전압에 따른 전류 값을 확인하며 충전이 제대로 되고 있는 건지, 재현성이 좋게 나타나는 커패시터인지 확인할 수 있다. 여기서 재현성이란, 반복된 충∙방전 cycle에서 얼마나 동일한 값을 유지하는 것을 말한다. 재현성이 좋지 않다면 시간이 갈수록 충전되는 정도가 떨어져 성능이 떨어진다고 할 수 있다. 즉, 재현성이 좋을 수록 성능이 좋은 커패시터이다. 





* 2전극계에서 커패시터(C)이 존재할 때  

CA 그래프 [ 전류 VS Time ]


[ X축을 시간으로 나타날때 ] 


급격하게 높은 전압을 주었을 때, 커패시터의 특성상 전류가 높게 흐르는 것을 관찰할 수 있으며, 시간이 지날 수록 전류의 흐름이 감소하는 것을 볼 수 있다.
그래프를 분석해보면, 어떠한 특성을 나타내는지 알 수 있고 따라서 커패시터가 존재함을 유추해볼 수 있다.



* 화학반응이 있는 전해질이 존재하는 일반적인 실험일 때  






* CA 정의







*CV , CA 등의 측정 의의

예를 들어, 한 화학적인 실험을 진행시킬 때, 주로 먼저 CV측정을 한다.
이는 실험이 제대로 진행되고 있는지 또는 결과가 제대로 도출되었는지 확인하기 위해서 CV측정법을 이용한다. CV측정을 하지 않고, 실험이 진행되는 것을 관찰하기 위해서는 실험 도중에 실험이 어떻게 진행되는지 눈으로 확인하였지만, CV 측정법을 이용하면 그럴 필요 없이 바로 측정기기로 확인할 수 있다. 

먼저, CA, CP와 같은 측정법이 아닌 , CV 측정법을 실행한다. 왜냐하면 이 실험이 제대로 이루어지는지, 산화∙환원이 제대로 이루어지는지, 어떤 불순물이 첨가되어있는지 확인해야 하기 때문이다. 실험이 온전하게 진행된 것을 확인한 후에 CA, CP 등으로 측정을 하고, 이 실험의 특성을 파악하는 것이 일반적이다.

주로 CV와 CA 그래프를 비교하여, 실험 과정 및 결과에 대해서 분석한다. 특히 peak 점을 비교하는데 유용하다.




*교반 정도가 동일하고 정전압도 같지만, CA와 CA에서 peak점이 다르다면 왜 그럴까?

이를 가지고 왜 그런지 의문점을 가져야 한다. 본 실험이 잘못 되었는지, 또는 측정하는 과정에서 오류가 났는지 생각해봐야 한다. 하지만 여기서 이러한 다른 peak점을 가지는 이유는 두 가지로 설명할 수 있다.
첫 번째는 시료농도 또는 계면의 넓은 정도 두 번째는 교반 정도이다. 

CA 에서는 급격한 전류 공급에 의해 짧은 시간에 peak점이 도출된다. 이는 peak 점이 계면 주위의 이온농도에 영향을 거의 받지 않고, 원래 나타나야 하는 값이 나온 것이다. 이와 달리 CV에서는 전극의 농도나 계면의 크기에 따른 주위 이온농도에 따라서 달라진다. 즉, 전극 주위의 이동농도가 감소하여 더 진행 되어야 하는 실험에 한계가 와서 CA보다 낮은 peak점을 띨 수 있다는 말이다.