Técnicas electroquímicas
Páginas: 5 (1196 palabras)
Publicado: 25 de febrero de 2011
TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS.
SIMULACIÓN DE EXPERIMENTOS ELECTROQUÍMICOS MEDIANTE EL PROGRAMA ELECTROVISION.
TEORÍA.
Respuesta corriente-potencial correspondiente a una transferencia de carga simple en un electrodo plano de área constante.
En esta práctica se estudia un proceso de transferencia de carga simple de acuerdo con el esquema:
O + ne- R
cuando se aplica al electrodo unpotencial constante E. la respuesta intensidad-tiempo asociada a dicho proceso viene dada por la expresión:
Se deben cumplir los siguientes requisitos:
• E constante.
• Proceso rápido (reversible)
• Electrodo plano (difusión semiinfinita).
• Sólo difusión.
• Sólo O inicialmente.
En la anterior ecuación la F es la constante de Faraday, n el número de electrones transferidos y, y .
Si E-E0∞ i(t) es cero.
Si E-E0 -∞ Corriente límite catódica.
Si el proceso es lento (irreversible) la respuesta intensidad-tiempo-potencial asociada a la aplicación de un potencial constante E viene dada por la expresión:
donde .
D0 y DR son los coeficientes de difusión de las especies O y R, E el potencial aplicado, E0 el potencial formal del sistema, k0 la constante develocidad del proceso de transferencia de carga, α el coeficiente de transferencia de carga y erf(x) es la función de error.
Si E-E0 -∞ Corriente límite catódica.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
1. Transferencia de carga reversible.
He llevado a cabo una serie de simulaciones haciendo uso del programa Electrovisión, en este caso la transferencia de carga es rápida (procesoreversible). En este caso la relación del potencial con las concentraciones de las especies oxidada y reducida viene dada por la ecuación de Nerst:
Por lo que las concentraciones de ambas especies en la superficie del electrodo quedan determinadas por el potencial constante aplicado.
En primer lugar he realizado la gráfica de la corriente límite catódica, que es la siguiente:
Tomandologaritmo neperiano en los dos miembros obtengo lo siguiente:
La ecuación de la recta es y = -0.5018x -0.5743, la pendiente es 0.5 y la ordenada en el origen es -0.5743.
A continuación tomo medidas de las intensidades a diferentes valores de potencial a tres tiempos (iguales para cada potencial), la gráfica que obtengo es la siguiente:
Como se puede observar en la gráfica a tiempos menoresla intensidad es mayor para un mismo potencial,
Me faltan conclusiones.
2. Transferencia de carga irreversible.
En este segundo caso he realizado las simulaciones suponiendo que la transferencia de carga es lenta (proceso irreversible). En estas condiciones la relación del potencial con las concentraciones superficiales viene dada a través de la ecuación de Butler-Volmer,
Lassimulaciones se realizarán con la técnica electroquímica cronoamperometría en el mismo rango de potenciales adimensionales que en el caso anterior introduciendo además los valores Ks = 1 y α = 0.5, donde .
Represento las intensidades frente al potencial a tres tiempos:
3. Voltametría de barrido lineal.
ESTUDIO DE ALGUNAS TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS SENCILLAS A POTENCIAL CONTROLADO.
PRIMERA PARTE:APLICACIÓN DE UN POTENCIAL CONSTANTE.
Dada la reacción de transferencia de carga, que supongo suficientemente rápida,
O + ne- R
En nuestro caso el sistema objeto del estudio experimental será la especie 2mM en presencia de un electrolito soporte, que en este caso será KCl con una concentración final de 0.5 M.:
La respuesta intensidad-tiempo asociada a la misma cuando, a través de unelectrodo plano e inerte, se aplica una perturbación potenciostática a una disolución en la que se encuentran inicialmente la especie O, distribuida uniformemente, un exceso de electrolito soporte y en ausencia de agitación, viene dada por:
Siendo C0* la concentración inicial de la especie O, A el área del electrodo, F la constante de Faraday, y , D0 y DR son los coeficientes de difusión de...
SIMULACIÓN DE EXPERIMENTOS ELECTROQUÍMICOS MEDIANTE EL PROGRAMA ELECTROVISION.
TEORÍA.
Respuesta corriente-potencial correspondiente a una transferencia de carga simple en un electrodo plano de área constante.
En esta práctica se estudia un proceso de transferencia de carga simple de acuerdo con el esquema:
O + ne- R
cuando se aplica al electrodo unpotencial constante E. la respuesta intensidad-tiempo asociada a dicho proceso viene dada por la expresión:
Se deben cumplir los siguientes requisitos:
• E constante.
• Proceso rápido (reversible)
• Electrodo plano (difusión semiinfinita).
• Sólo difusión.
• Sólo O inicialmente.
En la anterior ecuación la F es la constante de Faraday, n el número de electrones transferidos y, y .
Si E-E0∞ i(t) es cero.
Si E-E0 -∞ Corriente límite catódica.
Si el proceso es lento (irreversible) la respuesta intensidad-tiempo-potencial asociada a la aplicación de un potencial constante E viene dada por la expresión:
donde .
D0 y DR son los coeficientes de difusión de las especies O y R, E el potencial aplicado, E0 el potencial formal del sistema, k0 la constante develocidad del proceso de transferencia de carga, α el coeficiente de transferencia de carga y erf(x) es la función de error.
Si E-E0 -∞ Corriente límite catódica.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
1. Transferencia de carga reversible.
He llevado a cabo una serie de simulaciones haciendo uso del programa Electrovisión, en este caso la transferencia de carga es rápida (procesoreversible). En este caso la relación del potencial con las concentraciones de las especies oxidada y reducida viene dada por la ecuación de Nerst:
Por lo que las concentraciones de ambas especies en la superficie del electrodo quedan determinadas por el potencial constante aplicado.
En primer lugar he realizado la gráfica de la corriente límite catódica, que es la siguiente:
Tomandologaritmo neperiano en los dos miembros obtengo lo siguiente:
La ecuación de la recta es y = -0.5018x -0.5743, la pendiente es 0.5 y la ordenada en el origen es -0.5743.
A continuación tomo medidas de las intensidades a diferentes valores de potencial a tres tiempos (iguales para cada potencial), la gráfica que obtengo es la siguiente:
Como se puede observar en la gráfica a tiempos menoresla intensidad es mayor para un mismo potencial,
Me faltan conclusiones.
2. Transferencia de carga irreversible.
En este segundo caso he realizado las simulaciones suponiendo que la transferencia de carga es lenta (proceso irreversible). En estas condiciones la relación del potencial con las concentraciones superficiales viene dada a través de la ecuación de Butler-Volmer,
Lassimulaciones se realizarán con la técnica electroquímica cronoamperometría en el mismo rango de potenciales adimensionales que en el caso anterior introduciendo además los valores Ks = 1 y α = 0.5, donde .
Represento las intensidades frente al potencial a tres tiempos:
3. Voltametría de barrido lineal.
ESTUDIO DE ALGUNAS TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS SENCILLAS A POTENCIAL CONTROLADO.
PRIMERA PARTE:APLICACIÓN DE UN POTENCIAL CONSTANTE.
Dada la reacción de transferencia de carga, que supongo suficientemente rápida,
O + ne- R
En nuestro caso el sistema objeto del estudio experimental será la especie 2mM en presencia de un electrolito soporte, que en este caso será KCl con una concentración final de 0.5 M.:
La respuesta intensidad-tiempo asociada a la misma cuando, a través de unelectrodo plano e inerte, se aplica una perturbación potenciostática a una disolución en la que se encuentran inicialmente la especie O, distribuida uniformemente, un exceso de electrolito soporte y en ausencia de agitación, viene dada por:
Siendo C0* la concentración inicial de la especie O, A el área del electrodo, F la constante de Faraday, y , D0 y DR son los coeficientes de difusión de...
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