Aplicação do ultra-som em sistemas eletroquímicos: considerações teóricas e experimentais

Abstract

Recebido em 24/8/06; aceito em 23/3/07; Publicado na web em 19/12/07 ULTRASOUND APPLICATIONS IN ELECTROCHEMICAL SYSTEMS: THEORETICAL AND EXPERIMENTAL ASPECTS. The aim of this review is to present and discuss the applications of ultrasound in electrochemical systems such as in sonoelectroanalysis and sonoelectrolysis for the electrochemical combustion of organic compounds. Initially, theoretical and experimental aspects are discussed, particularly those related to the enhancement of mass transport and the surface cleaning effects. Some results are included to illustrate alternative geometries for the experimental measurements and the working electrodes used in these systems. In the sequence, the available publications are presented and discussed to demonstrate that ultrasound combined with electrochemical techniques is a powerful set-up for the detection of analytes such as metals and/or organic compounds in hostile media and for the effective destruction of toxic organic substances. At the end, a table summarizes the results already published in the literature.Keywords: ultrasound; electroanalysis; electrolysis. INTRODUÇÃOOs benefícios do ultra-som em processos eletroquímicos têm sido bastante relatados e explorados na literatura [1][2][3][4][5] . Os trabalhos de revisão encontrados relatam aspectos teóricos do efeito do ultrasom em experimentos eletroquímicos e mostram a aplicação destes sistemas na análise de metais em água (eletrólito suporte) e em amostras complexas. Entretanto, nada foi relatado a respeito da detecção sonoeletroanalítica de compostos orgânicos, que apresentam uma forte interação com as diferentes superfícies eletródicas. Adicionalmente, outra questão que não tem sido considerada nestas revisões é a combustão eletroquímica de compostos orgânicos e subprodutos (produtos de degradação) utilizando a sonoeletroquímica.Deste modo, justifica-se o interesse em entender e mostrar à comunidade científica, os efeitos do ultra-som nos processos eletroquímicos para o futuro desenvolvimento de metodologias de detecção e destruição de compostos tóxicos para a saúde humana e para o ambiente, considerando-se os trabalhos publicados nesta área de pesquisa até o momento.A produção do ultra-som é um fenômeno físico baseado no processo de criar, aumentar e implodir cavidades de vapor e gases. Este processo é denominado cavitação, onde em um meio líquido, promove um efeito de ativação em reações químicas. Durante a etapa de compressão, a pressão é positiva, enquanto que a expansão resulta em vácuo chamado de pressão negativa, constituindose em um ciclo de compressão-expansão que gera as cavidades 6,7 . O ultra-som tem sido utilizado em sínteses orgânicas 8 , polimerização 9,10 , sonoluminescência 11 , sonólise 12,13 , preparação de catalisadores 6 , sonoeletrosíntese 14,15 , entre outras aplicações, visando o entendimento da natureza da cavitação e dos efeitos químicos do ultra-som.A aplicação do ultra-som a sistemas eletroquímicos caracteriza-se pela forte influência no transporte de massa até a interface eletr...

Sonovoltammetric determination of 4-nitrophenol on diamond electrodes

“…The electrochemical experiments were carried out in a three electrode arrangement using a one-compartment Pyrex ® glass cell (50 mL) 33 provided with an ultrasound tip entrance and degassing facilities for bubbling N 2 . The working electrode had an exposed area of 0.25 cm 2 .…”

“…33 Ultrasound was delivered into the cell via a VCX 130 model ultrasonic horn (Sonics & Materials, USA), capable of emitting 20 KHz ultrasound. The intensity of ultrasound power was controlled by varying the amplitude between 20 and 40%.…”

Avaliação dos efeitos do ultrassom terapêutico sobre a cafeína e verificação da liberação em sistema de difusão vertical

“…1 Cabe destacar que o ultrassom promove efeitos térmicos e não térmicos quando da sua aplicação. Dentre estes efeitos, destaca-se a corrente acústica, ou cavitação, 37 que promove mudanças no arranjo da camada córnea da epiderme quando da aplicação terapêutica in vivo do US.…”

Potencialidades do uso de ultrassom na determinação do pesticida carbaril empregando eletrodos de diamante

“…1 Esse efeito ocorre por meio de colapsos cavitacionais de microbolhas produzidas pelo ultrassom. Notou-se que as medidas voltamétricas sucessivas realizadas na ausência da radiação (curvas 1-5) apresentaram uma contínua diminuição na resposta devido à adsorção e/ou insolubilização de produtos da oxidação do carbaril.…”

“…1 Foram empregados o eletrodo de DDB com 8000 ppm de B e de área geométrica de 0,25 cm 2 como eletrodo de trabalho (Adamant Technologies SA, La Chaux-de-Fonds, Suíça), Ag/AgCl (KCl 3,0 mol L -1 ) como eletrodo de referência e uma placa de platina de 1,0 cm 2 como eletrodo auxiliar. A ponteira do ultrassom foi colocada em frente ao eletrodo de DDB.…”