Elektrochemické stanovení etanolu ve vydechovaném vzduchu

Z WikiSkript
Zkontrolováno old.png
alkohol-tester-al-6000p.jpg
Ilustrační foto z Alkohol-tester.cz. Alkohol tester [online]. [cit. 2010-02-09]. <http://alkohol-tester.cz/>.

Donedávna byla nejpoužívanější metoda pro průkaz alkoholu ve vydechovaném vzduchu založena na oxidaci etanolu na kyselinu octovou proti dichromanu. Šestimocný chrom, jehož sloučeniny jsou oranžové, se přitom redukoval na Cr3+, jehož soli jsou modrozelené. Nevýhodou této metody bylo použití nebezpečných sloučenin (Cr6+ je karcinogenní) a nízká specifita stanovení.

V současnosti se mnohem více používají elektrochemické detektory alkoholu. I v tomto případě se využívá redukčních vlastností etanolu, který lze snadno oxidovat (dehydrogenovat) na acetaldehyd nebo kyselinu octovou:

CH3CH2OH → CH3CH=O + 2 H+ + 2 e

popřípadě

CH3CH2OH + 1/2 O2 → CH3COOH + 2 H+ + 2 e

Reakce může probíhat na vhodné kladně nabité elektrodě (viz dále), která etanolu odejme elektrony. Protony pak putují k záporně nabité elektrodě, na níž stejný počet elektronů přijmou a sloučí se s kyslíkem za vzniku vody:

2 H+ + 1/2 O2 + 2 e → H2O

Koncentraci etanolu pak bude odpovídat intenzita proudu, který mezi anodou a katodou protéká.


Levnější dechové detektory alkoholu zpravidla k oxidaci etanolu využívají polovodičový senzor, nejčastěji z oxidu cíničitého SnO2 dopovaného např. kovy vzácných zemin. Rychlost oxidace etanolu v tomto případě výrazně závisí na teplotě, čidlo proto bývá temperované. Polovodičové detektory nejsou zcela selektivní, podobně jako na etanol reagují i na další látky, které se mohou obdobně oxidovat (např. mentol a další silice, aldehydy apod.). To může způsobovat falešně pozitivní výsledky dechového testu na alkohol např. po požití ovocných šťáv či některých cukrovinek. Je-li obava z takto falešně pozitivních výsledků zkoušky, opakuje se měření po 15 minutách. Obecně se ovšem dá říci, že citlivost i specifita polovodičových detektorů alkoholu značně záleží na přesném složení i povrchové úpravě senzoru.

Přesnější přístroje využívají tzv. palivový článek (fuel cell). Jeho tělo tvoří inertní porózní materiál naplněný elektrolytem (kyselinou sírovou). Z obou stran je obklopen platinovými elektrodami s aktivním povrchem (platinovou černí). Tento typ senzoru je sice dražší, jeho citlivost však tolik nezávisí na teplotě a bývá výrazně selektivnější k etanolu.

Dechové analyzátory alkoholu prošly rozsáhlým vývojem. Moderní přístroje lze velmi přesně kalibrovat, jejich senzory mají vynikající stabilitu v čase atd. Kontrolují také objem vzorku odebraného ke stanovení, aby měření proběhlo ve vzduchu vydechovaném z plicních alveolů (a nikoliv např. z horních dýchacích cest) a výsledky tak odpovídaly koncentraci alkoholu v krvi.


Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Použitá literatura[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • RAO, B. Bhooloka. Zinc oxide ceramic semi-conductor gas sensor for ethanol vapour. Materials Chemistry and Physics. 2000, vol. 64, s. 62-65, ISSN 0254-0584. 
  • PANDYA, HJ. Thin-film tin oxide ethanol sensor. International Journal of Signal and Imaging Systems Engineering. 2009, vol. 2, no. 1-2, s. 3-6, ISSN 1748-0698. 
  • HUANG, Jin a WAN. Gas Sensors Based on Semiconducting Metal Oxide One-Dimensional Nanostructures. Sensors [online]2009, vol. 9, no. 12, s. 9903-9924, dostupné také z <http://www.mdpi.com/1424-8220/9/12/9903/pdf>. ISSN 1424-8220.