Quimico

Determinación del coeficiente de difusión de la
hidroquinona por un método
cronocolumbométrico

David Alejandro Cubides Maldonado Código
rique Arturo Otálora Mosquera Código:

1

Contenido:
Fundamento teórico del modelo.
Objetivos.
Protocolo experimental.
Resultados y análisis de datos.
Voltamperometrías cíclicas.
Cronocolumbometrías.

Conclusiones.
Recomendaciones.Bibliografía.
2

Fundamento teórico del modelo:
Cronocolumbometría de paso de potencial doble:
.
2

7

J

HJ

2

7

: Oxidación
: Reducción

Mecanismos de transporte de masa de la especie activa hacia la
superficie del electrodo:
Difusión.
Convección.(Electrolito de fondo)
Migración. (Sistema sin agitación)

3

Proceso difusivo en sistema en estado transitorio (c(x,t)) →Segunda Ley de Fick.
Simplificación:
$
I{ {
I{ {
Electrodo plano
$
Flujo unidimensional.
Condiciones límite de resolución del sistema diferencial:
2 7I J
I
Condición inicial (solución homogénea):
Ž‹ I{ { I
Condición límite (lejos de capa difusiva):
7
Transferencia de electrones instantánea:
2
7I
Aplicación de Transformada de Laplace:
$
$
I{ {
H
{
J { J{ . I
{ J{
$ HI {
$Solución:
HI

J

-

-

HI

.

I
J

-

I
J
4

Primera ley de Fick:

H

H

.

I

7H
("

.

I
("

Determinación del gradiente de concentración de la especie activa sobre la
superficie del electrodo, aplicando la transformada de Laplace:
HH H .
.
HI
.
HI
("
("
("
Reemplazando el resultado anterior:
HH

.

.

-

("

=.

("

.Consultando una tabla de funciones y transformaciones de Laplace:
#
#
#
7 H .
H#
H#

.



5



Ecuación de Cotrell:
JH
J H
Consideración de otras contribuciones y linealización:

.J

-

.J



-

Ecuación de Anson:(Cronocolumbometría)
"

{{

.J

#
"

-

"

-

J

"



-

-

Linealización y determinación del coeficiente de difusión:
-I

J7

$

J

6

Protocolo experimental:
Pulído de electródos de Au y Pt (alúmina).
Montaje de celdas electroquímicas de 4 electrodos
(Referencia [Calomel], trabajo [Au, Pt],
contralelectrodo [Pt] y 4to electrodo [Pt].
Activación de electrodos
cíclica en H2SO4).

(voltamperometría

Voltamperometría cíclica de H2Q 5,01mM en
HClO4 0,4M.
Cronocolumbometría de H2Q 5,01mM en HClO40,4M con electrodos de Au y Pt.

7

Voltamperometrías cíclicas:
Ox. hidrógeno fuerte y débil
Barrido mente adsorbido (des.)

No hay adsorción de hidrógeno.
Formación de
capa de óxidos.

8.00

Anódico
(Ox)

Adsorción de
hidróxidos.

6.00

20

Oxidación de Au.

10

4.00
2.00

-0.50

-2.00

0
0.00

0.50

1.00

1.50

I(µA)

I(µA)

0
0.00

0.5

11.5

2

-10

-4.00

Barrido
catódico.
(Red)

-20

-6.00
-8.00

Reducción de
óxidos (Pt).

-10.00
-12.00

Adsorción débil y
fuerte de hidrógeno
(Red).

E(v)

Figura No.2: Voltamperograma cíclico de activación
del electrodo de Pt en H2SO4.

-30

Reducción de Au.
-40

E(v)

Figura No.3: Voltamperograma cíclico de activación
del electrodo de Au en H2SO4.

8Efecto electrocatalítico por facilidad
de transferencia de electrones en
interfase orgánica. Adsorción de H2Q.
60

Oxidación de H2Q.

50
40

I(µA)

I(µA)

10

20

20

10
0

0
0.00

0.50

1.00

-0.50

-10 0.00

0.50

1.00

-20

-20
-30

40
I(µA)

30

20

-10

60

40

30

-0.50

80

50

Reducción de Q.

-40

Figura No.4:Voltamperograma cíclico de
5mM hidroquinona en 1M HClO4, con
electrodo de trabajo de Pt.

Menor reversibilidad.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

-20
-40

-30

E(V)

0

-60
E(V)

E(V)

Figura No.5: Voltamperograma cíclico de
5mM hidroquinona en 1M HClO4, con
electrodo de trabajo de Au.

Figura No.6: Voltamperograma cíclico
de 5mM hidroquinona en 1M HClO4,
con electrodo de...