Elettrodo a disco rotante

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In elettrochimica un elettrodo a disco rotante è un particolare elettrodo di lavoro che durante lo svolgimento del metodo elettroanalitico ruota (a velocità angolare costante) rispetto all'analita. L'elettrodo a disco rotante è utilizzato nei sistemi a tre elettrodi (costituiti da: elettrodo di lavoro, elettrodo di riferimento e elettrodo ausiliario).

L'elettrodo a disco rotante è costituito da un disco di un conduttore di prima specie (in genere metallo nobile o carbonio vitreo) rivestito da un materiale polimerico (ad esempio Teflon). Tale disco viene fatto ruotare da un motore elettrico e il controllo sulla sua velocità di rotazione è particolarmente preciso.

Viene utilizzato per studi di cinetica elettrochimica in regime stazionario. Modificando la velocità di rotazione del disco è possibile modificare la velocità con cui i reagenti vengono trasportati verso l'elettrodo di lavoro e la velocità con cui i prodotti sono allontanati dall'elettrodo di lavoro.[1]

Regime fluidodinamico[modifica | modifica sorgente]

Per un elettrodo a disco rotante il numero di Reynolds è pari a:

 \mathrm{R_e} = \frac { r_0^2 \cdot \Omega } { \nu } \

in cui:

  • r0 è il raggio del disco dell'elettrodo a disco rotante;
  • Ω è la velocità angolare in rad⋅s-1;
  • ν è la viscosità cinematica dell'elettrolita (nel caso dell'acqua: 8,94⋅10-7 m2/s).

Per un elettrodo a disco rotante si ha regime laminare nel caso in cui:

 \mathrm{Re} \leqslant 1,7\cdot10^5 ;

mentre si ha regime turbolento nel caso in cui:

 \mathrm{Re} \geqslant 3,5\cdot10^5.

Trasporto di massa[modifica | modifica sorgente]

Ad una rotazione di circa 60 Hz il regime è laminare[1] e l'equazione di trasporto di massa è la seguente:[1]

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

dove:

  • \,[C] rappresenta la concentrazione di reagente, espressa in mol/m3;
  • \, t è il tempo, espresso in secondi;
  • \, D è il coefficiente di diffusione di materia, espresso in m2/s
  • x è la distanza dalla superficie dell'elettrodo.

Il primo termine dell'equazione precedente rappresenta il contributo diffusivo al trasporto di massa, mentre il secondo termine rappresenta il contributo convettivo al trasporto di massa.[1]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b c d Hydrodynamic Voltammetry · Teaching Notes · Department of Chemical Engineering and Biotechnology

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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