En química analítica , un electrodo de disco giratorio ( RDE ) es un electrodo de trabajo utilizado en sistemas de tres electrodos para voltamperometría hidrodinámica . [1] El electrodo gira durante los experimentos, lo que induce un flujo de analito al electrodo. Estos electrodos de trabajo se utilizan en estudios electroquímicos cuando se investigan los mecanismos de reacción relacionados con la química redox , entre otros fenómenos químicos. El electrodo de disco-anillo giratorio más complejo se puede utilizar como electrodo de disco giratorio si el anillo se deja inactivo durante el experimento.
El electrodo incluye un disco conductor incrustado en un polímero o resina inerte no conductor que se puede conectar a un motor eléctrico que tiene un control muy preciso de la velocidad de rotación del electrodo. El disco, como cualquier electrodo de trabajo, generalmente está hecho de un metal noble o carbono vítreo , sin embargo, se puede utilizar cualquier material conductor según las necesidades específicas.
La rotación del disco se describe generalmente en términos de velocidad angular . A medida que el disco gira, parte de la solución descrita como la capa límite hidrodinámica es arrastrada por el disco giratorio y la fuerza centrífuga resultante arroja la solución lejos del centro del electrodo. La solución fluye hacia arriba, perpendicular al electrodo, desde el volumen para reemplazar la capa límite. El resultado total es un flujo laminar de solución hacia y a través del electrodo. La velocidad del flujo de solución se puede controlar mediante la velocidad angular del electrodo y modelar matemáticamente. Este flujo puede alcanzar rápidamente condiciones en las que la corriente de estado estable está controlada por el flujo de solución en lugar de la difusión. Esto es un contraste con los experimentos quietos y sin agitación, como la voltamperometría cíclica , donde la corriente de estado estable está limitada por la difusión de especies en solución.
Al ejecutar voltamperometría de barrido lineal y otros experimentos a diferentes velocidades de rotación, se pueden investigar diferentes fenómenos electroquímicos, incluida la transferencia de múltiples electrones, la cinética de una transferencia lenta de electrones, los pasos de adsorción/desorción y los mecanismos de reacción electroquímica .
Las inversiones de barrido de potencial que se utilizan en la voltamperometría cíclica son diferentes para un sistema RDE, ya que los productos del barrido de potencial se alejan continuamente del electrodo. Una inversión produciría una curva iE similar , que coincidiría estrechamente con el barrido hacia adelante, excepto por la corriente de carga capacitiva. Un RDE no se puede utilizar para observar el comportamiento de los productos de reacción del electrodo, ya que se alejan continuamente del electrodo. Sin embargo, el electrodo de disco anular giratorio es muy adecuado para investigar esta reactividad adicional. La corriente pico en un voltamograma cíclico para un RDE es una región similar a una meseta, gobernada por la ecuación de Levich . La corriente límite es típicamente mucho más alta que la corriente pico de un electrodo estacionario, ya que el transporte de masa de los reactivos es estimulado activamente por el disco giratorio, y no solo gobernado por la difusión, como es el caso de un electrodo estacionario. Cualquier electrodo de disco giratorio también se puede utilizar, por supuesto, como un electrodo estacionario usándolo con el rotador apagado.