Princípios físicos da impedância de uma célula eletroquímica e sua aplicação na determinação da condutividade de soluções de moléculas de fulerenol

• Main Author: Roberto Batista Sardenberg
• Other Authors: Jose Marcos Andrade Figueiredo
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2011
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8H2N9C

=== This work presents an impedance model based on the transport equations (diffusion and migration), and the Poisson equation. We introduced a variable that we call distributed impedance. As a result the impedance of an electrolytic cell was calculated as an integral over the cell length of the distributed impedance. This way we showed that thetotal cell impedance is the sum of several partial impedances, each one defined in a specific region and reflecting the local transport properties. The use of the distributed impedance concept shows the existence of a correlation between the impedance spectral decomposition and the local proprieties and charge distribution. This opens the possibility ofretrieving information concerning the structure of a sample using this technique. Systematic impedance experiments were performed in an electrolytic cell with the aim of testing this formalism. Several kinds of ionic solutions with several concentration values were tested. The impedance model developed is capable of explain with good precision all experimental data we got. As an application of this technique, several impedance measurements were made in aqueous solutions of fullerenol molecules. We observed in some cases a non-linear dependence of the conductivity as function of concentration. In order to explain this nonlinear behavior we utilized the Debye-Hkel and Onsager theory which predicts a concentration dependent mobility. In consequence some fullerenol transport parameters as the hydrodynamic radius, the ionic mobility, the valence and the passivation number were obtained. === Apresentamos nesse trabalho um modelo da impedância elétrica de uma célula eletrolítica, derivado a partir das equações de transporte (difusão e migração), e da equação de Poisson. introduzimos então a definição de uma grandeza que denominamos "impedância distribuída". Como resultado, a impedância da célula eletrolítica é calculada como uma integral da impedância distribuída ao longo do comprimento da célula. Dessa forma mostramos que a impedância da célula é o resultado de uma soma de impedâncias parciais, cada uma definida em uma região específica da amostra, e refletindo as propriedades de transporte locais. A utilização do conceito da impedância distribuída mostra a existência de uma correlação entre a decomposição espectral da impedância e as propriedades locais de transporte e distribuição de carga. isso abre a possibilidade de se obter informações sobre a estrutura da amostra usando esta técnica. Com o objetivo de testar esse formalismo foram feitos experimentos sistemáticos de impedância em uma célula, utilizando vários tipos de soluções iônicas em varias concentrações. 0 modelo desenvolvido é capaz de explicar todos os espectros obtidos com razoável precisão. Como uma aplicação da técnica, realizamos várias medidas de impedância em soluções de moléculas de fulerenois. Observamos, em alguns casos, que a condutividade da amostra não varia linearmente com a concentração de fulerenol. A fim de explicar essa dependência não linear, utilizamos a teoria de DebyeHücke| e Onsager, a qual prevê uma mobilidade iônica dependente da concentração. Em conseqüência alguns parâmetros de transporte para O fulerenol, tais como o raio hidrodinâmico, a mobilidade iônica, o número de passivação e a valência foram obtidos.