Electrod cu disc rotativ

În electrochimie, un electrod cu disc rotativ este un anumit electrod de lucru care se rotește (la viteză unghiulară constantă) în raport cu analitul în timpul executării metodei electroanalitice . Electrodul cu disc rotativ este utilizat în trei sisteme de electrozi (constând din: electrod de lucru , electrod de referință și electrod auxiliar ).

Electrodul discului rotativ este alcătuit dintr-un disc de un conductor de primul tip (în general metal nobil sau carbon vitros ) acoperit cu un material polimeric (de exemplu teflon ). Acest disc este rotit de un motor electric și controlul asupra vitezei sale de rotație este deosebit de precis.

Este utilizat pentru studii de cinetică electrochimică în stare de echilibru . Prin modificarea vitezei de rotație a discului, este posibil să se modifice viteza cu care reactivii sunt transportați spre electrodul de lucru și viteza cu care produsele sunt îndepărtate de electrodul de lucru. ^[1]

Regimul dinamic al fluidelor

Pentru un electrod cu disc rotativ, numărul Reynolds este egal cu:

\mathrm {R_{e}} ={\frac {r_{0}^{2}\cdot \Omega }{\nu }}\

{\ displaystyle \ mathrm {R_ {e}} = {\ frac {r_ {0} ^ {2} \ cdot \ Omega} {\ nu}} \}

{\ displaystyle \ mathrm {R_ {e}} = {\ frac {r_ {0} ^ {2} \ cdot \ Omega} {\ nu}} \}

in care:

r ₀ este raza electrodului discului rotativ;
Ω este viteza unghiulară în rads ^-1 ;
ν este vâscozitatea cinematică a electrolitului (în cazul apei : 8,94⋅10 ^-7 m ² / s).

Pentru un electrod cu disc rotativ există un regim laminar în cazul în care:

\mathrm {Re} \leqslant 1,7\cdot 10^{5}

{\ displaystyle \ mathrm {Re} \ leqslant 1,7 \ cdot 10 ^ {5}}

{\ displaystyle \ mathrm {Re} \ leqslant 1,7 \ cdot 10 ^ {5}}

;

în timp ce există un regim turbulent în cazul în care:

\mathrm {Re} \geqslant 3,5\cdot 10^{5}

{\ displaystyle \ mathrm {Re} \ geqslant 3,5 \ cdot 10 ^ {5}}

{\ displaystyle \ mathrm {Re} \ geqslant 3,5 \ cdot 10 ^ {5}}

.

Transport în masă

La o rotație de aproximativ 60 Hz regimul este laminar ^[1], iar ecuația transportului de masă este următoarea: ^[1]

{\frac {\partial [C]}{\partial t}}=D\,{\frac {\partial ^{2}[C]}{\partial x^{2}}}-v_{x}{\frac {\partial [C]}{\partial x}}

{\ displaystyle {\ frac {\ partial [C]} {\ partial t}} = D \, {\ frac {\ partial ^ {2} [C]} {\ partial x ^ {2}}} - v_ { x} {\ frac {\ partial [C]} {\ partial x}}}

{\ displaystyle {\ frac {\ partial [C]} {\ partial t}} = D \, {\ frac {\ partial ^ {2} [C]} {\ partial x ^ {2}}} - v_ { x} {\ frac {\ partial [C]} {\ partial x}}}

unde este:

$\,[C]$ ${\ displaystyle \, [C]}$ ${\ displaystyle \, [C]}$ reprezintă concentrația reactantului, exprimată în mol / m ³ ;
$\,t$ ${\ displaystyle \, t}$ ${\ displaystyle \, t}$ este timpul, exprimat în secunde;
$\,D$ ${\ displaystyle \, D}$ ${\ displaystyle \, D}$ este coeficientul de difuzie al materiei , exprimat în m ² / s
x este distanța de la suprafața electrodului.

Primul termen al ecuației anterioare reprezintă contribuția difuzivă la transportul de masă, în timp ce al doilea termen reprezintă contribuția convectivă la transportul de masă. ^[1]

Notă

^ ^a ^b ^c ^d Voltametrie hidrodinamică · Note didactice · Departamentul de inginerie chimică și biotehnologie Arhivat 23 mai 2011 la Internet Archive .

Elemente conexe

Voltametrie rotativă a electrodului

Portalul de electrochimie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de electrochimie

[ceb-1] Voltametrie hidrodinamică · Note didactice · Departamentul de inginerie chimică și biotehnologie Arhivat 23 mai 2011 la Internet Archive .

[1]

V · D · M Electrod
Electrod	Electrod · Anod · Catod
Tipuri de electrod	Electrodul de primul fel Electrodul de al doilea tip Electrodul de al treilea tip Electrodul al patrulea tip Electrodul auxiliar Electrodul din sticlă Electrodul cu membrană
Electrozi de referință	Electrod de hidrogen standard · Electrod de Calomel
Electrozi de lucru	Ultramicroelectrod Electrod cu disc rotativ Electrod cu disc rotativ Inel Cadere suspendată de electrod de mercur Electrod de cadere cu mercur