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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38521
Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Avaliação da área do eletrodo de trabalho por meio da equação de randles-sevick: Considerações a partir de diferentes sondas redox, diâmetros e materiais de eletrodos |
Alternate title (s): | Evaluation of the area of the working electrode using the Randles-Sevick equation: Considerations from different redox probes, electrode diameters and materials |
Author: | Modenez, Débora Cristina Perez |
First Advisor: | Santos, André Luiz dos |
First member of the Committee: | Silva , Luiz André Juvencio |
Second member of the Committee: | Santos, Allyson Leandro Rodrigues dos |
Summary: | A área do eletrodo de trabalho é um parâmetro muito importante em eletroquímica e eletroanálise, uma vez que afeta diretamente a intensidade das correntes obtidas. Geralmente, a área eletroquimicamente ativa do eletrodo de trabalho é muito maior do que a área geométrica, principalmente para eletrodos quimicamente modificados com materiais nanoestruturados ou porosos. Assim, diversos métodos têm sido propostos para a determinação da área eletroquimicamente ativa usando diferentes abordagens. Um método controverso é a utilização da técnica de voltametria cíclica em conjunto com uma sonda redox e o emprego da equação de Randles-Sevcik. Enquanto alguns pesquisadores afirmam que este método fornece uma estimativa da área eletroquimicamente ativa, outros dizem que apenas a área geométrica pode ser obtida por esta abordagem. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi utilizar este método para avaliar a área de diferentes eletrodos de trabalho visando averiguar se as áreas obtidas realmente estão mais próximas da área geométrica do eletrodo de trabalho. Para isso, foram utilizados eletrodos de platina (Pt) de diferentes diâmetros e eletrodos de diferentes materiais: carbono vítreo, ouro (Au) e impresso de carbono. Duas sondas redox sendo o ferrocianeto de potássio ([𝐹𝑒(𝐶𝑁)6]4− )e Cloreto de Hexaminrutênio (III) ([𝑅𝑢(𝑁𝐻3)6]3+) foram utilizadas e diferentes concentrações de [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6]4− (2,0 e 10,0 mmol L-1) foram avaliadas. Estudou-se também duas concentrações da solução de KCl (0,1 e 1,0 mol L-1) como eletrólito de suporte. Os resultados obtidos demonstraram que a área encontrada por este método está mais próxima da área geométrica do eletrodo de trabalho, do que da área eletroquimicamente ativa, uma vez que as razões obtidas entre a área calculada e a geométrica foram sempre menores ou iguais a 1,0. As áreas calculadas para eletrodos de Pt com diâmetros menores do que 3,0 mm foram sistematicamente menores do que a área geométrica empregando-se tanto [Fe(CN)6]4− quanto [𝑅𝑢(𝑁𝐻3)6]3+ como sondas redox. Para o eletrodo de Pt com diâmetro de 3,0 mm, a área calculada foi estatisticamente equivalente à geométrica quando uma solução 10,0 mmol L-1 de [Fe(CN)6]4− em 1,0 mol L-1 de KCl foi utilizada. Para os eletrodos de Pt com menores diâmetros, as áreas calculadas foram sempre menores do que a geométrica independentemente da concentração da sonda redox e do eletrólito de suporte. O mesmo comportamento foi observado para os eletrodos de Au e de GCE, ambos com 3 mm de diâmetro. Assim, verifica-se que, a concentração do eletrólito de suporte, a concentração da sonda redox e o diâmetro do eletrodo de trabalho influenciam diretamente na área encontrada neste trabalho. Contudo, para eletrodos de Pt com diâmetro acima de 3,0 mm, verifica-se que a voltametria cíclica fornece valores de área mais coerentes, utilizando-se maiores concentrações da sonda redox e do eletrólito de suporte. |
Abstract: | The electrode area is a crucial parameter in electrochemistry and electroanalysis as it directly affects the intensity of the obtained currents. Typically, the electrochemically active area of the working electrode is much larger than its geometric area, mainly for electrodes chemically modified with nanostructured or porous materials. Thus, several methods have been proposed to determine the electrochemically active area using different approaches. A controversial method involves the use of cyclic voltammetry with a redox probe and the application of the Randles-Sevcik equation. While some researchers claim that this method provides an estimate of the electrochemically active area, others argue that only the geometric area can be obtained through this approach. In this context, the objective of this study was to employ this method to evaluate the area of different working electrodes, aiming to investigate whether the obtained areas truly reflect the geometric area of the working electrode. To accomplish this, platinum (Pt) electrodes with varying diameters and electrodes composed of varied materials, including glassycarbon, gold (Au), and carbon screen-printed electrodes, were employed. Two redox probes, Potassium Ferrocyanide ([𝐹𝑒(𝐶𝑁)6]4− )and Hexaminruthenium (III) Chloride ([𝑅𝑢(𝑁𝐻3)6]3+), were used, and different concentrations of [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6]4− (2.0 and 10,0 mmol L-1) were evaluated. Additionally, two concentrations of KCl solution (0.1 and 1.0 mol L-1) were studied as the supporting electrolyte. The obtained results demonstrated that the area determined using this method reflects the geometric area of the working electrode rather than the electrochemically active area, as the calculated-to-geometric area ratios were always less than or equal to 1.0. The calculated areas for Pt electrodes with diameters smaller than 3.0 mm were consistently smaller than the geometric area, regardless of whether [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6]4− or [𝑅𝑢(𝑁𝐻3)6]3+ was used as the redox probe. For the Pt electrode with a diameter of 3.0 mm, the calculated area was statistically equivalent to the geometric area when a 10 mmol L-1 [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6]4− solution in 1.0 mol L-1 KCl was employed. For the Pt electrodes with smaller diameters, the calculated areas remained smaller than the geometric area, regardless of the concentration of the redox probe and supporting electrolyte. The same behavior was observed for Au and GCE electrodes, both with a diameter of 3 mm. Thus, it appears that the concentration of the support electrolyte, the concentration of the redox probe and the diameter of the working electrode directly influence the area found in this work. However, for Pt electrodes with a diameter greater than 3.0 mm, it is verified that cyclic voltammetry provides more coherent area values, using higher concentrations of the redox probe and the supporting electrolyte. |
Keywords: | área do eletrodo Randles-Sevick Área geométrica Área eletroquimicamente ativa Sonda Redox |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Quote: | MODENEZ, Débora Cristina Perez. Avaliação da área do eletrodo de trabalho por meio da equação de randles-sevick: Considerações a partir de diferentes sondas redox, diâmetros e materiais de eletrodos. 2023. 40 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Ituiutaba,2023. |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38521 |
Date of defense: | 26-Jun-2023 |
Appears in Collections: | TCC - Química (Ituiutaba / Pontal) |
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