Electrodo de disco giratorio - Rotating disk electrode
Un electrodo de disco giratorio ( RDE ) es un electrodo de trabajo utilizado en tres sistemas de electrodos para voltamperometría hidrodinámica . El electrodo gira durante los experimentos induciendo un flujo de analito al electrodo. Estos electrodos de trabajo se utilizan en estudios electroquímicos cuando se investigan los mecanismos de reacción relacionados con la química redox , entre otros fenómenos químicos . El electrodo de disco de anillo giratorio más complejo se puede utilizar como un electrodo de disco giratorio si el anillo se deja inactivo durante el experimento.
Estructura
El electrodo incluye un disco conductor incrustado en un polímero o resina inerte no conductor que se puede unir a un motor eléctrico que tiene un control muy fino de la velocidad de rotación del electrodo. El disco, como cualquier electrodo de trabajo, generalmente está hecho de un metal noble o carbono vítreo , sin embargo, se puede usar cualquier material conductor según las necesidades específicas.
Función
La rotación del disco generalmente se describe en términos de velocidad angular . A medida que el disco gira, parte de la solución descrita como capa límite hidrodinámica es arrastrada por el disco giratorio y la fuerza centrífuga resultante arroja la solución lejos del centro del electrodo. La solución fluye hacia arriba, perpendicular al electrodo, desde la masa para reemplazar la capa límite. El resultado de la suma es un flujo laminar de solución hacia y a través del electrodo. La velocidad del flujo de la solución puede controlarse mediante la velocidad angular del electrodo y modelarse matemáticamente. Este flujo puede alcanzar rápidamente condiciones en las que la corriente de estado estacionario es controlada por el flujo de la solución en lugar de la difusión. Esto contrasta con los experimentos quietos y no agitados, como la voltamperometría cíclica, donde la corriente de estado estable está limitada por la difusión de especies en solución.
Al ejecutar voltamperometría de barrido lineal y otros experimentos a varias velocidades de rotación, se pueden investigar diferentes fenómenos electroquímicos, incluida la transferencia de múltiples electrones, la cinética de una transferencia de electrones lenta, los pasos de adsorción / desorción y los mecanismos de reacción electroquímica .
Diferencias en el comportamiento de los electrodos estacionarios.
Las inversiones de barrido potencial como se utilizan en voltamperometría cíclica son diferentes para un sistema RDE, ya que los productos del barrido de potencial son barridos continuamente del electrodo. Una inversión produciría una curva iE similar , que coincidiría estrechamente con la exploración directa, excepto por la corriente de carga capacitiva. No se puede utilizar un RDE para observar el comportamiento de los productos de reacción del electrodo, ya que se eliminan continuamente del electrodo. Sin embargo, el electrodo de disco de anillo giratorio es muy adecuado para investigar esta reactividad adicional. La corriente máxima en un voltamograma cíclico para un RDE es una región similar a una meseta, gobernada por la ecuación de Levich . La corriente límite es típicamente mucho más alta que la corriente pico de un electrodo estacionario, ya que el transporte de masa de reactivos es estimulado activamente por el disco giratorio, y no solo gobernado por difusión, como es el caso de un electrodo estacionario. Por supuesto, cualquier electrodo de disco giratorio también puede usarse como electrodo estacionario usándolo con el rotador apagado.