Disciplina do PPGQ
PGQ605 - FUNDAMENTOS DE ELETROQUÍMICA
Ementa
2. Potenciais de Eletrodo, suas medidas e a origem da força eletromotriz em pilhas. Pilhas em equilíbrio, energia livre de Gibbs e as funções termodinâmicas em termos do coeficiente de temperatura da pilha;
3. Condição de Equilíbrio, equação de Nernst e a atividade do soluto em soluções eletrolíticas. Teoria de Debye-Hückel para eletrólitos diluídos e o cálculo teórico do coeficiente de atividade dos íons. Equações semi-empíricas de Davies, Guggenheim e Robinson-Stokes para o cálculo do coeficiente de atividade iônico;
4. Condições de não-equilíbrio e o modelo de Kohlrausch para a condutividade eletrolítica em eletrólitos totalmente ionizados e diluídos. Lei de Walden e a viscosidade. Conceito de migração iônica e o número de transporte. Equação de Debye-Hückel-Onsanger para a condutividade dos eletrólitos diluídos. Ionização parcial e a teoria de Ostwald. Equação geral de Nersnt-Planck para o fenômeno de transporte difusivo-migratório-convectivo. Equação de Einstein para a difusão laminar de íons em meio viscoso;
5. O modelo para a transferência de elétrons na interface eletrodo/solução conforme Butler-Volmer-Érdey-Grúz (BVEG) mediante adaptação da equação de Eyring. Corrente de troca e coeficiente de transferência de carga como parâmetros cinéticos. Modelo de Marcus-Levich e a Energia de Reorganização do solvente para reações de esfera externa;
6. Gradiente de concentração próximo à interface e a camada difusional idealizada de Nernst. Coeficiente de transporte de massa e a expansão da camada difusional em sistemas estacionários em regime laminar. Conceito de corrente limite. Correção da equação de BVEG para a influência da difusão;
7. Soluções de equações diferenciais parciais usando a Transformada de Laplace em casos envolvendo a segunda Lei de Fick da Difusão para diferentes condições iniciais e de contorno;
8. Estudo de sistemas controlados por difusão e os principais modelos para as diferentes Técnicas Eletroquímicas: Cottrell (cronoamperometria), Sand (cronopotenciometria), Randles-Sevcik (Voltametria Linear e Cíclica) e Randles-Erschler (Espectroscopia de Impedância Eletroquímica).
9. Estudo Cinético usando as Técnicas Eletroquímicas e o acoplamento da transferência eletrônica com o transporte de massa nos casos quase-reversíveis. Modelos reacionais de Matsuda-Ayabe, Delahay, Vielstich-Gerischer, Nicholson-Shain e Randles-Erchler-Sluyters. Modelo de Koutecky-Levich para o eletrodo de disco rotatório e os estudos cinéticos na presença de transporte de massa difusivo-convectivo em regime laminar.
10. Modificação do circuito de Randles-Erschler e os modelos de difusão linear em barreiras finitas bloqueadas e não bloqueadas usados em baterias de intercalação e supercapacitores.
Bibliografia
1. A.J. Bard, l.R. Faulkner, H.S. White, Electrochemical Methods – Fundamentals and Applications, 3 Ed., Willey: New York, 2022.
2. J.O.M. Bockris, S.U.M. Khan, Surface Electrochemistry – A Molecular Level Approach, Plenum: New York, 1993. 3. H.H. Girault, Analytical and Physical Electrochemistry, EPFL Press: Lausanne, 2004. 4. K.B. Oldham, J.C. Myland, A.M. Bond, Electrochemical Science and Technology – Fundamentals and Applications, Wiley: New York, 2012.
Bibliografia complementar:
1.Ana Maria Oliveira Brett e Christopher Michael A. Brett. "Eletroquímica: Princípios, Métodos e Aplicações". Editora Almedina, Portugal. 1996. 2.M.M.Baizer. "In Organic Electrochemistry". (Ed.: M.M.Baizer), M. Dekker, New York, 1983. 3.A.J.Bard e L. R. Faulkner. "Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications". John Wiley & Sons, 1980. 4. Oldham, Heith B. and Myland, Jan C., Fundamentals of Electrochemical Science, Academic Press, Inc., San Diego, 1994. 5.Artigos de periódicos especializados