ITIES - ITIES

En electroquímica , ITIES ( interfaz entre dos soluciones de electrolitos inmiscibles ) es una interfaz electroquímica que puede ser polarizada o polarizada. Un ITIES es polarizable si se puede cambiar la diferencia de potencial de Galvani , o en otras palabras, la diferencia de potenciales internos entre las dos fases adyacentes, sin cambiar notablemente la composición química de las respectivas fases (es decir, sin que se produzcan reacciones electroquímicas notables en la interfaz) . Un sistema ITIES está polarizado si la distribución de las diferentes cargas y especies redox entre las dos fases determina la diferencia de potencial de Galvani.

Normalmente, un electrolito es un electrolito acuoso compuesto de iones hidrófilos como NaCl disuelto en agua y el otro electrolito es una sal lipófila como tetrafenilborato de tetrabutilamonio disuelto en un disolvente orgánico inmiscible con agua como nitrobenceno o 1,2-dicloroetano .

Reacciones de transferencia de carga de un ITIES

Se pueden estudiar tres clases principales de reacciones de transferencia de carga en un ITIES:

• Reacciones de transferencia de iones
• Reacciones de transferencia de iones asistida
• Reacciones heterogéneas de transferencia de electrones

La ecuación de Nernst para una reacción de transferencia de iones dice

${\ Displaystyle \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi = \ phi ^ {\ text {w}} - \ phi ^ {\ text {o}} = \ Delta _ { \ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi _ {i} ^ {\ ominus} + {\ frac {RT} {z_ {i} F}} \ ln \ left ({\ frac {a_ {i} ^ {\ text {o}}} {a_ {i} ^ {\ text {w}}}} \ right)}$ ,

donde es el potencial de transferencia estándar definido como la energía de transferencia de Gibbs expresada en una escala de voltaje. ${\ Displaystyle \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi _ {i} ^ {\ ominus}}$

${\ Displaystyle \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi _ {i} ^ {\ ominus} = {\ frac {\ Delta G_ {tr, i} ^ {\ ominus, {\ text {w}} \ rightarrow {\ text {o}}}} {z_ {i} F}}}$

La ecuación de Nernst para una sola reacción de transferencia de electrones heterogénea dice

${\ Displaystyle \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi = \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi _ {\ text {ET }} ^ {\ ominus} + {\ frac {RT} {F}} en \ left ({\ frac {a _ {{\ text {R}} _ {1}} ^ {\ text {w}} a_ { {\ text {O}} _ {2}} ^ {\ text {o}}} {a _ {{\ text {O}} _ {1}} ^ {\ text {w}} a _ {{\ text { R}} _ {2}} ^ {\ text {o}}}} \ right)}$ ,

donde es el potencial redox estándar para la transferencia interfacial de electrones definido como la diferencia de los potenciales redox estándar de los dos pares redox pero referidos al electrodo de hidrógeno estándar acuoso (SHE) ${\ Displaystyle \ Delta _ {o} ^ {\ text {w}} \ phi _ {\ text {ET}} ^ {\ ominus}}$

${\ Displaystyle \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi _ {\ text {ET}} ^ {\ ominus} = \ left [E _ {{\ text {O}} _ {2} / {\ text {R}} _ {2}} ^ {\ ominus} \ right] _ {\ text {SHE}} ^ {\ text {o}} - \ left [E _ {{\ text { O}} _ {1} / {\ text {R}} _ {1}} ^ {\ ominus} \ right] _ {\ text {SHE}} ^ {\ text {w}}}$

Celda de cuatro electrodos

Para estudiar las reacciones de transferencia de carga de un ITIES, se utiliza una celda de cuatro electrodos.

Se utilizan dos electrodos de referencia para controlar la polarización de la interfaz y dos contraelectrodos hechos de metales nobles se utilizan para pasar la corriente. El electrolito de soporte acuoso debe ser hidrófilo, como LiCl, y el electrolito orgánico debe ser lipófilo, como tetrapentafluorofenil borato de tetraheptilamonio.

Coeficiente de partición de iones y coeficiente de distribución de iones

A diferencia de un soluto neutro, el coeficiente de partición de un ion depende de la diferencia de potencial de Galvani entre las dos fases:

${\ Displaystyle P_ {i} = {\ frac {a_ {i} ^ {\ text {o}}} {a_ {i} ^ {\ text {w}}}} = \ exp \ left [{\ frac { z_ {i} F} {RT}} (\ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi - \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi _ {i} ^ {\ ominus}) \ right] = P_ {i} ^ {\ ominus} \ exp \ left [{\ frac {z_ {i} F} {RT}} \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi \ right]}$

Potencial de distribución

Cuando una sal se distribuye entre dos fases, la diferencia de potencial de Galvani se denomina potencial de distribución y se obtiene de las respectivas ecuaciones de Nernst para el catión C ⁺ y el anión A ^- para leer

${\ Displaystyle \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi = {\ frac {\ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi _ { \ text {C +}} ^ {\ ominus} + \ Delta _ {\ text {o}} ^ {\ text {w}} \ phi _ {\ text {A -}} ^ {\ ominus}} {2} } + {\ frac {RT} {2F}} \ ln {\ left ({\ frac {\ gamma _ {\ text {C +}} ^ {\ text {o}} \ gamma _ {\ text {A-} } ^ {\ text {w}}} {\ gamma _ {\ text {C +}} ^ {\ text {w}} \ gamma _ {\ text {A -}} ^ {\ text {o}}}} \derecho)}}$

donde γ representa el coeficiente de actividad .

Ver también

• Diagrama de partición iónica
• Ley de distribución
• Número de transporte de iones

Referencias