Su contribución principal surgió del uso del electrodo de mercurio de gotas, propuesto inicialmente por su maestro Boleslav Brauner y perfeccionado por Heyrovský junto con el químico japonés Masuzo Shikata. En 1922 estableció las bases de la polarografía y, en 1925, ambos construyeron un aparato capaz de registrar automáticamente los polarogramas. Estas gráficas muestran cómo cambia la corriente eléctrica cuando varía el potencial aplicado al electrodo. Cada sustancia puede originar una señal característica, lo que permite identificarla y estimar su concentración. La técnica se convirtió en una herramienta muy útil para analizar iones metálicos, compuestos orgánicos, muestras biológicas y soluciones de interés industrial.
Heyrovský desarrolló su labor científica principalmente en Praga, donde formó investigadores y consolidó una escuela de electroquímica de alcance internacional. Su trabajo permitió comprender mejor los procesos de oxidación y reducción en la interfaz entre un electrodo y una disolución. En 1959 recibió el Premio Nobel de Química por el descubrimiento y desarrollo del método polarográfico; fue el primer científico checo en obtener este reconocimiento. Murió el 27 de marzo de 1967, pero su legado permanece en las técnicas modernas de análisis electroquímico, empleadas para detectar y cuantificar especies químicas con gran sensibilidad.
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