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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