Efeito da temperatura na eletro-oxidação oscilatória de ácido fórmico sobre platina: experimentos e simulações

• Autor(a) principal: Sousa, Raphael Nagao de
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-25082009-120021/
• topic: (over)compensation; (sobre)compensação; ácido fórmico; formic acid; oscilações; oscillations

Ritmos biológicos são regulados por mecanismos homeostáticos que asseguram a confiabilidade funcional do relógio fisiológico independentemente de mudanças de temperatura no ambiente. Compensação de temperatura, ou a independência do período oscilatório em relação à temperatura, é conhecida por exercer um papel central em muitos ritmos biológicos, mas um fenômeno raro em osciladores químicos. Estudou-se nessa dissertação a influência da temperatura na dinâmica oscilatória durante a oxidação catalítica de ácido fórmico sobre eletrodo de platina policristalina. Os experimentos foram conduzidos em cinco temperaturas diferentes de 5 à 25 ºC, e as oscilações foram estudadas sob controle galvanostático. Resultados experimentais foram comparados a um novo modelo proposto para a eletro-oxidação de ácido fórmico, considerando formato como intermediário ativo e a desidrogenação da água em altos potenciais. Sob condições oscilatórias apenas comportamento anti-Arrhenius foi observado. Sobre-compensação com coeficiente de temperatura (q10, definido como a razão entre a constante de velocidade à temperatura T + 10 ºC e em T) < 1 é achada para a maioria dos casos, exceto em altas correntes aplicadas onde compensação de temperatura, q10 ~ 1 predomina. O comportamento do período e amplitude resulta de uma combinação complexa entre a temperatura e corrente aplicada ou, equivalentemente, a distância do equilíbrio termodinâmico. Altas energias de ativação aparente foram obtidas em condições voltamétricas, não-oscilatórias, as quais implicam que o comportamento anti-Arrhenius observado sob regime oscilatório resulta de um acoplamento entre as rotas reacionais em vez de uma fraca dependência da temperatura nas etapas elementares. Mecanisticamente, os experimentos e o modelo matemático sugerem que o período em regime de (sobre)compensação de temperatura durante a eletro-oxidação de ácido fórmico sobre platina é governado pelo acoplamento entre as taxas reacionais de formação/remoção de monóxido de carbono e formato em condições oscilatórias.