Elektrochemische Analytik mit Hilfe von geheizten Bismut-Elektroden

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Die besonderen chemischen Eigenschaften des Elementes Bismut sollen mit den neuartigen technischen Möglichkeiten der direkt heizbaren Elektroden kombiniert werden, um einen universell verwendbaren elektrochemischen Sensor zu schaffen. Bismut kann als Elektrodenmaterial das toxische Quecksilber in vielen Fällen ersetzen, insbesondere bei der Analytik von Schwermetallen und organischen Substanzen. Sehr wertvoll ist die hohe Wasserstoffüberspannung des Bismuts, die nahe an die des Quecksilbers heranreicht. Dazu kommt der Vorteil, dass Bismut einerseits eine ähnlich hohe Affinität zum Schwefel besitzt wie das Gold, andererseits aber deutlich weniger edel ist. Dies könnte die Herstellung selbst organisierender Monolagen (SAM) auf Metallthiolat-Basis ermöglichen, die einen wesentlich erweiterten nutzbaren Potentialbereich in negativer Richtung besitzen. Durch die direkte Elektrodenheizung lässt sich eine permanente, gleichmäßige Konvektion erzeugen, die das mechanische Rühren ersetzen kann und den zusätzlichen Vorteil einer weitgehend frei wählbaren Oberflächentemperatur der Elektrode hat. Dies kann genutzt werden, um kinetisch gehemmte Elektrodenreaktionen zu beschleunigen, wie dies von uns z. B. für die Analytik von Arsen(V) und von Nukleinsäuren gezeigt worden ist. Der angestrebte voltammetrische Sensor soll chemisch ebenso günstig sein wie die Quecksilbertropfelektrode, ohne deren Toxizität aufzuweisen. Wegen seiner Kleinheit wird er problemlos zu transportieren und an nahezu jeder beliebigen Stelle einsetzbar sein.