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Describir el procedimiento a seguir para el manejo básico del Potenciostato marca eDAQ, modelo
ER466, así como la verificación del correcto funcionamiento del mismo, empleando los programas
eChem versión 2.2.2 y Scope que se encuentran en el laboratorio 230 del departamento de Química
de la Universidad Nacional de Colombia.
La responsabilidad recae sobre todo el personal (profesores y alumnos) que utilicen el potenciostato.
3.1. Aspectos técnicos
Proveedor: eDAQ Pty Ltd1. Modelo: ER466 Integrated Potentiostat.
Especificaciones Técnicas
Input Channels: Input 3 (current), Input 4 (potencial) Voltage gain error: 0,1%
Current ranges: ± 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 mA ± 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 μA ± 20, 50, 100, 200, 500 nA
Gain accuracy: 0,2% at ranges of up
to 1 mA
1% at 10 – 100 mA
ranges
Input impedance: 1013 Ω Slew rate: 3 V/μs
Compliance: > 12 V Applied potential
ranges:
± 200, 500 mV, 1, 2,
5, 10 V
Bandwidth (unity loop gain): 16 kHz (@ - 90° lag) 160 Hz (high stability mode, @ - 90° lag)
IR Compensation 0 – 10 MΩ
Voltage offset error: ± 1 mV
3.2. Partes del instrumento
El potenciostato posee una entrada que se identifica en la figura 1 como Electrode cable socket.
Figura 1. Panel Frontal ER466.
En esta conexión se inserta el cable que termina en 3 caimanes, a saber:
Electrodo de trabajo (Verde): Plano de carbón vítreo, Pt u otro según corresponda.
Electrodo de referencia (Amarillo): Ag/AgCl, Cu/SO4 u otro según corresponda.
Contraelectrodo (Rojo): Alambre o lámina Pt, Au, otro según corresponda.
Figura 2. Panel Posterior, Potenciostato ER466.
Para la realización de las medidas voltamperométricas empleando el potenciostato ER466, se debe
usar una celda con una tapa con orificios en donde irán ubicados los 3 electrodos, como muestra la
siguiente imagen:
Figura 3. Celda para Voltamperometría.
4.1. Verificación
Para comprobar el correcto funcionamiento del instrumento, se deberá realizar una serie de
pruebas con circuitos sencillos. Para ello se sigue el siguiente procedimiento:
Corroborar que el potenciostato, el componente de agitación y el computador estén
conectados al estabilizador. Conectar el estabilizador a la toma de corriente y encenderlo.
Revisar que los caimanes (rojo, amarillo y verde) se encuentren en buen estado,
particularmente que no estén oxidados.
Encender el computador y el potenciostato (el interruptor del potenciostato se muestra en la
Fig. 2.).
Montar los circuitos que se muestran en la Fig 5. Se sugiere usar resistencias entre 27 y 33 KΩ
y condensadores entre 33 y 100 μF.
Figura 4. Circuitos para pruebas: a) Una resistencia, b) RC en serie, c) RC (Celda pseudo Randles)2.
Identificar claramente los cables que se van a conectar a la celda.
Nota 1: Ya que la comprobación se hace con
circuitos eléctricos, la conexión de los
electrodos se hará así: electrodo de referencia
y contraelectrodo se conectan a un lado del
circuito y el electrodo de trabajo se conecta al
extremo opuesto con el fin de cerrar el
circuito, tal como aparece en la siguiente
imagen, Fig. 5
Figura 5. Conexión de los electrodos para pruebas con circuitos.
Se abre el programa EChem v 2.2.2, con el cuál se correrán los voltamperogramas de acuerdo
a las especificaciones que se dan en el apartado i) de la parte experimental que se muestra a
continuación.
4.2. Parte Experimental
La Fig. 6 muestra una imagen del potenciostato y su disposición.
Figura 6. Esquema general del montaje para la verificación y uso del instrumento. A-) Potenciostato, B-) Celda electroquímica, C-) Sistema de agitación, D-) Cables para la conexión de los electrodos o de los circuitos de prueba, E-) Pantalla de la computadora con el software para manejo del instrumento y F-) Estabilizador.
En el uso del mismo, siga el procedimiento definido a continuación:
Identificar las partes del equipo como se muestra en la figura 6.
Seguir las instrucciones del numeral a) al c) del apartado 4.1 Verificación, pag. 6.
Identificar claramente los cables que harán contacto con los electrodos en la celda
electroquímica:
Cable Amarillo: Electrodo de referencia Ag/AgCl (RE). Electrodo que se caracteriza por
mantener un potencial aproximadamente constante.
Cable Rojo: Electrodo auxiliar o contraelectrodo (CE). Alambre de platino en donde tiene
lugar el proceso electroquímico complementario. Debe tener un área más grande que el
electrodo de trabajo.
Cable Verde: Electrodo de trabajo (WE). Sobre su superficie ocurre la reacción
electroquímica que es objeto de nuestro estudio. Usualmente es de carbón vítreo o de
platino.
Realizar el proceso de limpieza de los electrodos como se indica a continuación:
Contraelectrodo: Se coloca el electrodo de platino (u otro que corresponda), en un
vaso de 50 mL que contenga Ácido Nítrico 1:1 (Precaución: No es necesario llenar el
vaso, se debe colocar la cantidad de ácido que sumerja solo la parte que considere que
tendrá contacto en la celda con la disolución en el proceso de medida). Calentar hasta
ebullición y una vez logrado esto, contabilizar 3 minutos. Posteriormente, llenar otro
vaso con agua desionizada conteniendo allí el electrodo, y llevar a ultrasonido por 5
minutos.
Electrodo de trabajo: Pulir el electrodo con -alúmina de tamaño de partícula 0,05 m.
Luego, se coloca en un vaso con agua desionizada y se lleva a ultrasonido por 5 min.
Electrodo de referencia: Lavar con abundante agua desionizada y secar con papel
absorbente.
Lavar la respectiva celda y preparar
250 mL de disolución de electrolito
soporte (Cloruro de potasio 0,1 M).
Adicionar 2 mL de electrolito soporte
a la celda y colocar los electrodos y
sus respectivas conexiones como se
muestra en la Figura 7.
Crear una carpeta en Mis Documentos, que identifique fácilmente la práctica a realizar y la fecha.
Figura 7. Celda y electrodos: I. Electrodo de Trabajo, II. Electrodo de Referencia y III. Contraelectrodo.
En el escritorio, hacer doble click en el programa eChem v2.2.2 para abrir dicho software.
Ubicar la esquina superior
izquierda, ir a Technique, y
seleccionar el tipo de técnica
que desea trabajar, por
ejemplo, voltamperometría
cíclica, según se muestra en la
Figura 8.
Figura 8. Selección método de análisis.
Aparecerá una ventana que
permitirá seleccionar los
parámetros de análisis según la
técnica escogida. En este caso,
para la voltamperometría
cíclica se obtiene lo mostrado
en la figura 9.
Figura 9. Ventana para modificación de parámetros del
método de “Cyclic Voltammetry”.
Se debe realizar una limpieza de los electrodos realizando 20 voltamperogramas cíclicos, para
ello se recomienda ajustar los siguientes parámetros:
Parámetro Valor
Ramp Initial (mV) -1000
Ramp Final (mV) 1000
Limit Upper (mV) 1000
Limit Lower (mV) -1000
Rate (mV/s) 100
Cycles 20
Tabla 2. Valores sugeridos para la limpieza del electrodo de trabajo.
Un voltamperograma típico de limpieza se verá como el de la figura 10.
Figura 10. Voltamperograma cíclico correspondiente a la limpieza del electrodo
de trabajo, en este caso de carbón vitreo.
Una vez realizada la limpieza por voltamperometría cíclica, se vacía la celda, se lava y se añade
un nuevo volumen de 2 ml (medido con pipeta aforada), y se realiza la línea base para verificar
si el proceso de limpieza de los electrodos se hizo correctamente. Se repite, entonces, el
procedimiento de los incisos (k) y (l), con los siguientes parámetros ajustados para la medición
del voltamperograma cíclico del ferricianuro de potasio:
Parámetro Valor
Ramp Initial (mV) 800
Ramp Final (mV) -200
Limit Upper (mV) 800
Limit Lower (mV) -200
Rate (mV/s) 50
Cycles 1
Tabla 3. Valores sugeridos para la toma de un voltamperograma cíclico a una disolución de ferricianuro de potasio aproximadamente 21 mM.
Se adicionan, a los 2 ml del electrolito soporte, 50 µL de una disolución de Ferricianuro de
potasio 20 mM, para así obtener en la celda una concentración de 0,5 mM. Se realiza el
voltamperograma cíclico como se indicó en los incisos (k), (l) y (n). Este procedimiento se repite
hasta completar 5 adiciones de 50 µL.3 Un voltamperograma cíclico de dicha determinación se
ve como el de la figura siguiente.
Figura 11. Voltamperograma cíclico correspondiente al ferrocianuro de potasio en distintas concentraciones.
Sin cambiar la celda y usando la disolución de ferrocianuro de potasio que se tiene en la misma
y obtenida en el punto anterior, se hacen variaciones de la velocidad de barrido (Parámetro:
Rate). Se sugieren los valores: 20, 40, 50, 62.5, 80, 100, 125 y 200 mV/s.
Figura 12. Voltamperograma cíclico de ferrocianuro de potasio a distintas velocidades de barrido.
eDAQ. Integrated Potentiostat System. febrero 13, 2017, de eDAQ Pty Ltd Sitio web:
https://www.edaq.com/ER466_Integrated-Potentiostat-System.
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http://www.digikey.co.uk/schemeit/project/
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