Como é que um Potentiostat Trabalho (em poucas palavras)?
como mencionado antes, um potenciostato controla o potencial do eletrodo de trabalho e mede a corrente que flui através dele.
por que não apenas dois eletrodos? Uma das razões é que não podemos medir o potencial do eletrodo de trabalho contra um ponto fixo quando temos apenas dois eletrodos.
Imagine um sistema de dois eletrodos que consiste no eletrodo de trabalho já mencionado e no eletrodo, cujo potencial deve ser nosso ponto de referência fixo, o eletrodo de referência.
Vamos aplicar um certo potencial entre estes eletrodos e uma reação eletroquímica acontece no eletrodo de trabalho, mas uma vez que o circuito precisa ser fechado e necessidades actuais de fluxo, uma reação que é a inversa da reação no eletrodo de trabalho deve ocorrer, isto é, se a oxidação ocorre no eletrodo de trabalho, uma redução deve ser realizada no eletrodo de referência.
Se uma corrente flui em um potencial constante, uma reação eletroquímica deve acontecer de acordo com a lei de Faraday:
Equação 3.1 | Faraday e a Lei de
Esta equação diz que a carga Q que flui através de um eletrodo é proporcional à quantidade n de uma espécie que levou ou deu z elétrons no eletrodo. F é a constante de Faraday e representa a carga de 1 mol elétrons. A corrente I é a carga Q por tempo T que flui através do eletrodo:
equação 3.2
as equações 3.1 e 3.2 combinação mostra que a corrente I que flui é ligado à reação acontecendo no eletrodo através da quantidade de n:
Equação 3.3
Imagine agora que a corrente no eletrodo de referência. Neste eletrodo, uma quantidade de n da espécie é convertida. Essa conversão leva a uma mudança na superfície ou na concentração da solução ao redor do eletrodo. A equação de Nernst mostra uma correlação clara entre o potencial E de um eletrodo e seu entorno:
equação 3.4 / equação de Nernst
E0 é o potencial padrão do casal redox vermelho e Boi. R é a constante do gás e T A temperatura. A atividade da forma oxidada e reduzida da espécie aOx e aRed na solução circundante nem sempre é fácil de prever. Isso muitas vezes leva a uma simplificação da equação:
Equação 3.5
Os dois coeficientes de atividade fOx e fRed estão incluídas no resultante potencial E0′, que é chamada de formal potencial. Como contém parâmetros que dependem do ambiente, como coeficientes de temperatura e atividade, E0′ Não pode ser listado, mas precisa ser determinado para cada experimento, se necessário. A maioria dos experimentos em Química Analítica é realizada à temperatura ambiente (295 K). Isso torna possível outra simplificação. Por conveniência, também o ln será transferido para o log.
equação 3.6
para aplicação prática, a equação 3.6 é a forma mais usada da equação de Nernst. Para muitas aplicações, pode-se supor que E0 é aproximadamente o mesmo que E0′, porque ambos os coeficientes de atividade estão próximos de um.
nesta forma (equação 3.6) A correlação entre o entorno de um eletrodo e seu potencial é visível mais facilmente.
como mencionado antes, todas as simplificações na equação 3.4 foram realizadas: a mudança da solução em torno do eletrodo de referência, devido a uma corrente de fluxo, leva a uma mudança do potencial que deveria ser nosso ponto de referência fixo. Mas não podemos limitar o fluxo de corrente através do eletrodo de referência (RE), porque todas as limitações devem ser causadas pelo processo que queremos investigar, que é o processo no eletrodo de trabalho (nós).
a solução para este problema é um terceiro eletrodo. Neste eletrodo contrário (CE), também conhecido como eletrodo auxiliar, ocorre a contra-reação às reações do eletrodo de trabalho. A corrente está fluindo entre o eletrodo de trabalho e o contador. O potencial é controlado entre o eletrodo de trabalho e de referência (ver Figura 3.1).
Figura 3.1 | Um esquema de três eletrodos do sistema
O potencial entre o contador e o eletrodo de referência é ajustada de tal forma que a corrente que flui através do eletrodo de trabalho em um determinado potencial entre o trabalho e o eletrodo de referência é satisfeita. Existem limites para o potencial que um potenciostato pode aplicar entre RE E WE (DC potential range) e CE e WE (compliance voltage).
desde que você controla o potencial entre RE e nós é fácil ficar dentro dos limites da escala potencial da C. C. O CE tem que ser maior do que o nós, porque a tensão de Conformidade não pode ser controlada pelo Usuário. Uma superfície maior com o mesmo potencial leva a uma corrente mais alta e o CE deve fornecer corrente suficiente sem entrar na tensão de Conformidade.
uma regra prática sugere que o CE deve ser 100 vezes maior que o WE. Para muitos experimentos, isso pode não ser necessário, mas para uma boa prática, você deve garantir que o CE seja grande o suficiente para que não limite o fluxo de corrente no WE.
Normalmente a distância entre o CE e NÓS somos grandes o suficiente para que as reações dos dois eletrodos não influenciam-se mutuamente, e a reação pode ser ignorada, mas, às vezes, em pequenos volumes, por exemplo, pode ser útil saber qual a reação acontece no balcão do eletrodo.