Estudo do comportamento elétrico de soluções iônicas submetidas a campos elétricos, em frequências ultra-baixas

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Duarte, Alexsander Ramos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Complex Fluids; Condutividade Iônica; electrolytes; Eletrolítos; Espectroscopia de Impedância; Fluidos Complexos; Frequência Ultra baixa.; Impedance Spectroscopy; Ionic Conductivity; Ultra low frequency
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21022020-090829/

Neste trabalho utilizamos a técnica de espectroscopia de impedância para estudar o comportamento de soluções eletrolíticas quando submetidas a um potencial elétrico senoidal no intervalo de frequências de 1mHz a 30MHz. Para isso, utilizamos inicialmente água Milli-Q e aumentamos a concentração iônica pela adição de KCl. Apesar do extenso intervalo de frequências das medidas, damos ênfase aos resultados obtidos na região de baixas frequências, dominada por fenômenos de interface. As medidas foram feitas empregando eletrodos planos e circulares de materiais diferentes como, a¸co cirúrgico, titânio, ouro e platina, separados por diferentes distâncias d = 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 e 4,0 mm. Nossos resultados experimentais são interpretados por meio de uma generalização do modelo Poisson-Nernst-Planck, onde consideramos um líquido isotrópico contendo dois grupos de íons limitados em ambos os lados por eletrodos Ôhmicos. De acordo com os nossos cálculos, na região de frequências baixas, a corrente Ôhmica, que é a dominante nessa região, começa a diminuir à medida que f diminui, causando um aumento na impedância. Para uma dada frequência a parte real da impedância R tende a valores próximos, qualquer que seja a espessura d da amostra e a parte imaginária da impedância ? apresenta um comportamento semelhante. Isto é um efeito de blindagem das camadas iônicas que se formam nas imediações dos eletrodos. Essas camadas se formam mais rapidamente quanto maior for o campo elétrico no interior da amostra. Por esse motivo o patamar de R começa em frequências maiores quanto menor for d. O modelo é capaz de descrever razoavelmente a impedância medida com os eletrodos de aço, titânio e ouro, mas desvia-se acentuadamente dos resultados com os eletrodos de platina. Apesar disso, acreditamos que a descrição teórica ´e boa, considerando o vasto intervalo de frequências e a extensão de concentrações de KCl empregadas nas soluções.