Ionization constant determination of surface self-assembled short-chain alkanethiols terminated by carboxylic or amine groups using electrochemical impedance spectroscopy

undergraduate thesis

• Title: Određivanje konstante disocijacije površinski samoformiranih alkantiola terminiranih karboksilnim ili aminskim skupinama elektrokemijskom impedancijskom spektroskopijom
• Author: Arben Beriša
• Mentor: Stjepan Milardović (mentor)
• Committee member: Stjepan Milardović (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Marijana Kraljić Roković (član povjerenstva)
• Committee member: Lidija Furač (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2016-09-01, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Chemistry; Applied Chemistry

Abstract

Ispitivanje samoformirajućih monoslojeva (SAM-ova) na površini zlatne elektrode provedeno je dvjema metodama: cikličkom voltametrijom i elektrokemijskom impedancijskom spektroskopijom. Za tu svrhu korišteni su sljedeći tioli: cisteamin, n-acetilcistein i L-cistein. Osim karakteristične sulfhidrilne skupine koje sadrže navedeni tioli, sadrže i druge funkcionalne skupine (karboksilne i/ili aminske) koji ioniziraju pri različitim pH vrijednostima što najviše ovisi o samoj strukturi tiola. Kako bi odredili odgovarajuće pKa vrijednosti za svaki od tiola pripremljeni su Briton-Robinsonovi puferi u širokom području različitih pH vrijednosti (1,834-10,416). Kao redoks par kojim se prate interakcije samoformirajućih slojeva korišten je heksacianoferatni redoks par, Fe(CN)63-/Fe(CN)64-. Cikličkom voltametrijom ispitivana je uspješnost formiranja alkantiolnih monoslojeva na površini zlatne elektrode, te su za tu svrhu korišteni acetatni (pH = 4,50) i amonijačni pufer (pH = 8,50). Praćenjem strujnog odziva moglo se zaključiti je li uspješno modificirana zlatna elektroda odgovarajućim tiolom. Promjena otpora prijelazu naboja praćena je elektrokemijskom impedancijskom spektroskopijom. Uočeno je da povećanjem pH vrijednosti pufera raste otpor prijelazu naboja što ukazuje na to da se tioli počinju deprotonirati pa tako dolazi do jačih odbijanja s heksacianoferatnim redoks parom što ima za posljedicu povećanje otpora prijelazu naboja.

Abstract (english)

Assaying self-assembled monolayers (SAM's) on the surface of gold electrodes were carried out by two methods: cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. For this purpose the following thiols have been used: cysteamine, n-acetylcysteine and L-cysteine. In addition, the sulfhydryl containing thiols, also incorporate other functional groups (carboxyl and/or amine), which are ionized at different pH values depending mostly on the structure of the thiol. To determine the appropriate pKa values for each of the thiol Britton-Robinson buffers have been prepared within a wide range of different pH values (from 1,834 to 10,416). Hexacyanoferrate (Fe(CN)63- / Fe(CN)64- ) has been used as a redox probe in aim to follow interaction of tested SAM's. Cyclic voltammetry was investigated to characterize the alkantiol monolayer formation on the gold electrode surface, and for this purpose acetate (pH = 4,50) and ammonium buffer (pH = 8,50) are used. Conclusion about successfully modified gold electrode was made by monitoring the current response change. Charge transition resistance has been monitored by electrochemical impedance spectroscopy. It has been observed that by enlarging the pH increases resistance charge which indicates that the thiols became deprotonated which cause strong rejection by hexacyanoferrate redox pair.

• Keywords: SAM; cisteamin; n-acetilcistein; L-cistein; pKa; puferi; ciklička voltametrija; elektrokemijska impedancijska spektroskopija
• Keywords (english): SAM; cysteamine; n-acetylcysteine; L-cysteine; pKa; buffers; cyclic voltammetry; electrochemical impedance spectroscopy
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:491123
• Study programme: Title: Primijenjena kemija; smjerovi: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije, Specifični materijali i napredne tehnologije, Primijenjena organska kemija; Study programme type: sveučilišni; Study level: preddiplomski; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) primijenjene kemije (sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) primijenjene kemije)
• Type of resource: text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2018-01-30 11:10:24