Bahan kimia yang ideal sensor adalah perangkat portabel, murah, dan sangat mudah yang bereaksi dengan selektivitas ideal dan instan terhadap analit tertentu dalam media pilihan mana pun untuk menghasilkan sinyal keluaran yang dapat diukur pada konsentrasi analit apa pun yang diperlukan. Umumnya, sensor ini adalah perangkat (atau) instrumen yang menentukan konsentrasi, keberadaan (atau) kuantitas analit yang dapat dideteksi. Kompleksitas penerapan sensor kimia berhubungan dengan kompleksitas teknis yang terkait dengan penentuan ini dan sifat spesifik bahan kimia yang akan dianalisis. Aspek selektivitas & sensitivitas penginderaan kimia dapat dipengaruhi oleh aspek dimensi, fase & temporal dari penentuan yang diinginkan. Analit dapat tersedia dalam fase cair atau padat pada skala dimensi berbeda mulai dari liter curah hingga pikoliter. Artikel ini memberikan informasi singkat tentang a sensor kimia , cara kerjanya, dan aplikasinya.
Apa itu Sensor Kimia?
Sensor yang digunakan untuk mengukur & mendeteksi kuantitas kimia dalam suatu analit (komposisi, keberadaan unsur (atau) ion tertentu, aktivitas kimia, konsentrasi) untuk mengubahnya menjadi data elektronik dikenal sebagai sensor kimia. Sensor ini digunakan terutama dalam berbagai aplikasi yang mencakup sistem deteksi rumah, medis, nanoteknologi & otomotif.
Struktur Sensor Kimia
Struktur sensor kimia ditunjukkan di bawah ini. Sensor ini dibuat dengan dua komponen penting; reseptor atau bahan penginderaan & transduser. Bahan penginderaan berinteraksi dengan analit target dengan cara berbeda berdasarkan jenis sensor. Hasil dari interaksi ini adalah transformasi sifat material seperti konduktivitas listrik & massa.
Komponen selanjutnya dari sensor ini adalah transduser , yang bertanggung jawab untuk mengambil data kimia interaksi antara reseptor & analit dan mengubahnya menjadi sinyal elektronik. Setelah itu, data ini diberikan ke komputer (atau) komponen mekanis.
Sensor kimia bekerja berdasarkan prinsip reaksi elektrokimia untuk mengubah komposisi & konsentrasi senyawa kimia organik & anorganik menjadi sinyal listrik.
Rangkaian Sensor Kimia & Cara Kerjanya
Rangkaian ini menjelaskan cara kerja sensor karbon monoksida. Sensor ini memiliki tiga elektroda yang direndam dalam cairan elektrolit. Ketiga elektroda ini pada dasarnya adalah elektroda kerja, elektroda lawan, dan elektroda referensi, tetapi elektroda yang paling penting adalah elektroda kerja. Elektroda ini terbuat dari platina yang merupakan logam katalitik menjadi karbon monoksida yang didukung oleh membran hidrofobik yang dapat ditembus gas. Gas karbon monoksida berdifusi melalui membran berpori dan dioksidasi secara elektrokimia.
Elektron yang terlibat dalam aliran reaksi elektrokimia dari elektroda menghasilkan sinyal keluaran sensor. Elektroda referensi memberikan potensi elektrokimia yang stabil dalam elektrolit. Elektroda ini dilindungi hanya dari paparan gas karbon monoksida, sehingga potensial termodinamikanya selalu sama & tetap stabil. Selain itu, tidak ada arus yang diizinkan mengalir ke seluruh elektroda referensi. Elektroda lawan disediakan untuk melengkapi rangkaian sel elektrokimia.
Elektroda ini hanya berfungsi sebagai setengah sel kedua & memungkinkan elektron masuk atau keluar dari elektrolit. Rangkaian di bawah ini mengontrol potensial elektroda kerja & mengubah arus sinyal menjadi tegangan yang dikenal sebagai potensiostat. Arus dari WE (elektroda kerja) diubah menjadi tegangan melalui op-amp U2. Jadi rangkaian ini menjaga tegangan elektroda kerja pada potensial bias (Vbias). Potensi RE (elektroda referensi) dibandingkan dengan tegangan input konstan (Vbias). Op-amp U1 pada rangkaian menghasilkan tegangan pada CE (counter elektroda) yang cukup untuk menghasilkan arus yang setara dan berlawanan dengan arus elektroda kerja. Secara bersamaan, tegangan konstan dapat dipertahankan antara elektroda kerja & elektroda referensi.
Sensor karbon monoksida juga dilengkapi dengan filter selektif kimia yang menghilangkan gas yang berpotensi mengganggu sebelum mencapai elektroda kerja. Jika filter selektif kimia beroperasi dengan benar, respons sensor kimia terhadap gas yang mengganggu akan berkurang. Teknologi yang dijelaskan di atas dapat dimodifikasi untuk menyediakan sensor yang bereaksi terhadap berbagai gas. Jadi hal ini dapat dicapai dengan elektroda kerja yang berbeda, filter selektif kimia potensi bias.
Jenis Sensor Kimia
Ada berbagai jenis sensor kimia yang dibahas di bawah ini.
alat penganalisis pernafasan
Breathalyzer adalah sensor kimia yang digunakan untuk memperkirakan BAC (kandungan alkohol dalam darah) dari sampel napas. Setiap kali orang meminum alkohol, maka mereka mengeluarkan sejumlah molekul alkohol yang berbanding lurus dengan jumlah yang mereka minum. Jadi sensor ini dirancang khusus untuk mengukur BAC seseorang secara berkala untuk menentukan apakah mereka mengendarai kendaraan dengan aman atau tidak. Setelah molekul alkohol berinteraksi melalui reseptor, mereka bertemu dengan zat kimia lain yang terkandung dalam reseptor seperti asam sulfat, perak nitrat, air, dan kalium dikromat. Ketika perbedaan kimia antara dua ruang dikenali, sinyal listrik dapat dihasilkan & ditunjukkan melalui jarum atau layarnya.
Sensor Karbon Dioksida
Sensor karbon dioksida juga dikenal sebagai a sensor CO2 yang digunakan untuk mengukur gas CO2. Prinsip umum untuk sensor ini adalah sensor gas inframerah & sensor gas kimia. Jadi, pengukuran gas CO2 sangat penting dalam mengamati kualitas udara dalam ruangan, fungsi paru-paru pada alat kapnograf & berbagai kawasan industri.
Detektor Karbon Monoksida
Detektor karbon monoksida adalah alat yang digunakan untuk merasakan keberadaan gas CO untuk menghindari keracunan karbon monoksida. Gas karbon monoksida adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa yang dihasilkan oleh pembakaran sebagian bahan yang mengandung karbon. Tingginya kadar gas ini bisa sangat berbahaya bagi manusia berdasarkan kuantitas yang ada dan lamanya paparan. Detektor ini terutama dirancang untuk mengukur tingkat CO pada akhirnya & memberikan alarm sebelum tingkat CO yang berbahaya menumpuk di lingkungan sekitar, memberikan peringatan yang cukup kepada masyarakat untuk menyegarkan area tersebut atau meninggalkannya dengan aman.
Hidung Elektronik
Sebuah hidung elektronik atau e-nose adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi rasa atau bau. Ini mampu mereproduksi indera manusia dengan susunan sensor & sistem pengenalan pola. Jadi tahapan proses pengenalan berhubungan dengan penciuman manusia & dilakukan untuk, perbandingan, identifikasi, kuantifikasi & aplikasi lain seperti; penyimpanan & pengambilan data. Tahapan proses pengenalan mirip dengan penciuman manusia dan dilakukan untuk identifikasi, perbandingan, kuantifikasi, dan aplikasi lainnya, termasuk penyimpanan dan pengambilan data.
Sensor Nanorod Seng Oksida
Sensor nanorod seng oksida (sensor nanorod ZnO) adalah perangkat optik atau elektronik yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan molekul cair atau gas tertentu di atmosfer sekitar. Sensor kimia ini memanfaatkan luas permukaan yang ditingkatkan untuk semua material berukuran nano seperti nanorod ZnO. Penyerapan molekul pada nanorod dapat dideteksi melalui perbedaan sifat nanorod, seperti fotoluminesensi, frekuensi getaran, konduktivitas listrik, massa, dll. Metode paling sederhana & terpopuler adalah dengan melewatkan arus listrik ke seluruh nanorod & memantau perubahannya pada paparan terhadap nanorod. gas.
Sensor Potensiometri
Sensor potensiometri adalah sejenis sensor kimia yang digunakan untuk mengetahui konsentrasi analitik beberapa komponen dalam larutan gas (atau) analit. Sensor ini mengukur potensi listrik suatu elektroda ketika tidak ada tegangan. Sensor ini memiliki banyak keunggulan seperti kesederhanaan dan efektivitas biaya dibandingkan dengan instrumen analitik konvensional. Jadi, sensor ini dapat digunakan di berbagai bidang seperti pangan, kesehatan, pertanian, pemantauan kualitas pangan, pemantauan kualitas air, pemantauan kesehatan, pemantauan lingkungan, dll.
Sensor Hidrogen
Sensor hidrogen adalah salah satu jenis sensor; digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas hidrogen di berbagai bidang. Sensor ini berbiaya rendah, tahan lama, kompak, dan sangat mudah perawatannya dibandingkan dengan sensor gas lainnya. Hidrogen tidak berwarna, tidak berasa dan merupakan gas yang tidak berbau. Sensor ini harus digunakan untuk mendeteksi kandungan hidrogen di lingkungan & memantau kebocoran gas. Sensor ini digunakan pada detektor gas hidrogen untuk mendeteksi kebocoran gas.
Sensor Klorida Fluoresen
Sensor klorida fluoresen adalah jenis sensor kimia yang digunakan untuk analisis kimia, untuk mengukur transpor klorida melintasi membran sel untuk menyesuaikan volume sel, keseimbangan muatan, rangsangan membran, dan potensial istirahat. Ini juga digunakan terutama untuk diagnosis fibrosis kistik. Penemuan partisipasi klorida (Cl−) dalam proses fisiologis merangsang pengukuran Cl− intraseluler dalam sel hidup & pengembangan alat fluoresen.
Perbedaan Sensor Kimia B/W dan Biosensor
Perbedaan antara sensor kimia dan biosensor antara lain sebagai berikut.
| Sensor Kimia | Biosensor |
| Sensor kimia adalah penganalisis. | A biosensor adalah perangkat analitis, |
| Ini digunakan untuk mengubah sinyal kimia menjadi sinyal listrik. | Ini digunakan untuk mendeteksi zat kimia yang menggabungkan komponen biologis melalui detektor fisikokimia. |
| Sensor ini menggunakan reseptor & transduser. | Sensor ini menggunakan komponen biologis dan fisik. |
| Sensor kimia mengukur & mengkarakterisasi senyawa kimia. | Biosensor mengukur dan mengkarakterisasi bahan organik. |
| Contoh sensor kimia adalah; breathalyzer, sensor gas elektrokimia, dan sensor karbon monoksida. | Contoh biosensor adalah; Tes kehamilan & sensor pemantauan glukosa. |
| Sensor ini digunakan dalam pemantauan lingkungan, industri makanan, industri pertambangan, deteksi medis, keselamatan pertahanan, bioteknologi, dll. | Biosensor digunakan untuk pemantauan penyakit, deteksi polutan, penemuan obat, mikroorganisme penyebab penyakit, dll. |
Keuntungan Kerugian
Kelebihan sensor kimia antara lain sebagai berikut.
- Sensor kimia memberikan respons cepat terhadap berbagai gas & uap.
- Ini terjangkau.
- Sensor kimia sangat mudah digunakan & portabel
- Ini tidak mahal.
Kerugian dari sensor kimia antara lain sebagai berikut.
- Sensor ini sempit (atau) rentang suhunya terbatas.
- Sensor ini tidak dapat memenuhi semua kebutuhan pemantauan ekologi.
- Ini memiliki umur simpan yang terbatas.
Aplikasi Sensor Kimia
Itu aplikasi sensor kimia termasuk yang berikut ini.
- Sensor kimia memiliki aplikasi signifikan dalam deteksi medis, pemantauan lingkungan, industri makanan, bioteknologi, keselamatan pertahanan & industri pertambangan.
- Aplikasi sensor kimia terutama mencakup keselamatan, perawatan kritis, kebersihan industri, kontrol kualitas produk, kontrol proses, dll.
- Sensor ini membantu mengukur dan mendeteksi kualitas kimia dalam suatu analit.
- Ini digunakan dalam pengobatan, keamanan rumah, pencemaran lingkungan, dll.
- Penginderaan kimia digunakan dalam berbagai disiplin ilmu seperti; analisis elektrokimia, pengukuran biomedis, pemantauan polusi & pengendalian industri.
- Sensor ini memiliki berbagai aplikasi untuk memantau deteksi polusi & kontaminan.
Silakan lihat ini untuk mengetahui lebih lanjut tentang sensor kimia dan antarmukanya;
- Sensor Gas Metana MQ4.
- Sensor Gas Hidrogen MQ8.
Jadi, ini adalah gambaran umum tentang suatu bahan kimia sensor, struktur, kerja g, rangkaian, jenis, perbedaan, kelebihan, kekurangan, dan aplikasi. Sensor ini adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah sinyal kimia menjadi sinyal analitik. Di sini, sinyal kimia dapat dibentuk melalui interaksi selektif antara bahan penginderaan yang terletak di sensor & analit target. Contoh sensor kimia adalah; Detektor karbon monoksida, Detektor glukosa, Nyamuk, Tes kehamilan, dll. Ini pertanyaan buat anda, apa itu biosensor?
