Intuitive interpretation of changes in kinetic-diffusion phenomena depending on the concetration of the basic electrolyte: oxidation of gallic acid on a glassy carbon electrode : master thesis

Na pad membranskog potencijala kroz električni dvosloj uglavnom utječe koncentracija iona u difuznom sloju. Ovaj pad potencijala vlada se prema Poissonovoj jednadžbi (Gaussovom zakonu). Kako je ovaj parametar ključan za razumijevanje elektrokemijskih pojava i fenomena prijenosa mase, ovaj diplomski rad donosi detaljan osvrt na utjecaj koncentracije osnovnog elektrolita (kao izvora iona) na pad membranskog potencijala. U svjetlu ovih pojava, predloženo je objašnjenje fenomena vezanih za prijenos mase difuzijom u različitim koncentracijama osnovnog elektrolita. Nadalje, razjašnjen je različit utjecaj brzine posmika, kod cikličke voltametrije, na elektrokemijski signal u različitim koncentracijama osnovnog elektrolita. Kao mjerni sustav odabrana je ireverzibilna elektrokemijska oksidacija galne kiseline na elektrodi od staklastog ugljika velike površine. Elektrokemijska oksidacija provođena je u Britton-Robinsonovim puferima različitih koncentracija, ali iste pH vrijednosti. Eksperimentalni rezultati dobiveni cikličkom voltametrijom pri različitim koncentracije galne kiseline i različitoj koncentraciji pufera pokazali su da je ključni faktor koji određuje položaj i vrijednost strujnog vrha debljina difuznog sloja, kao i debljina difuzijskog sloja, a koji su ovisni o kinetici heterogenog prijelaza elektrona. Ovim se pristupom sugerira da ova dva procesa nisu neovisna jedan od drugog. Predstavljena je modificirana Butler-Volmerova jednadžba koja opisuje fenomene koji se događaju u mješovitoj (kinetičko-difuzijskoj) kontroli elektrokemijske oksidacije. Intuitivni pristup je dao objašnjenje i dodatni smisao anodnog prijenosnog koeficijenta. Kronoamperometrijska mjerenja te njihova podrobna analiza potvrdila su rezultate i objašnjenja temeljena na voltametrijskim rezultatima. Predočeno je kako se jednostavnim elektroanalitičkim metodama, detaljnom analizom i teorijskom analizom može intuitivno objasniti razlika u elektrokemijskom ponašanju oksidacije elektroaktivnih tvari u otopinama osnovnog elektrolita različite koncentracije u kontekstu utjecaja promjene parametara koji definiraju faktor λ.The drop of the membrane potential through the electric double layer is mainly influenced by the concentration of ions in the diffuse layer. This potential drop is governed by Poisson's equation (Gauss's law). As this parameter is crucial for the understanding of electrochemical phenomena and mass transfer phenomena, this thesis provides a detailed review of the influence of concentration of the basic electrolyte (as a source of ions) to the drop in the membrane potential. In the light of these phenomena, an explanation of the phenomena related to mass transfer by diffusion in different concentrations basic electrolyte. Furthermore, the different influence of the potential scan, in cyclic voltammetry, on the electrochemical signal in different concentrations. of the basic electrolyte was elucidated. The irreversible electrochemical oxidation of gallic acid on a glassy carbon electrode with a large surface area was chosen as the measuring system. Electrochemical oxidation was carried out in Britton-Robinson buffers of different concentrations, but the same pH value. Experimental results obtained by cyclic voltammetry at different concentrations gallic acid and different concentrations buffers found that the key factor that determines the position and value of the current peak is the thickness of the diffuse layer, as well as the thickness of the diffusion layer, which depend on the kinetics of heterogeneous electron transition. This approach suggests that these two processes are not independent of each other. A modified Butler-Volmer equation is presented that describes the phenomena occurring in the mixed (kinetic-diffusion) control of electrochemical oxidation. An intuitive approach provided an explanation and additional meaning for the anode transfer coefficient. Chronoamperometric measurements and their detailed analysis confirmed the results and explanations based on the voltammetric results. It is presented how simple electroanalytical methods, detailed analysis and theoretical analysis can intuitively explain the difference in the electrochemical behavior of the oxidation of electroactive substances in basic electrolyte solutions of different concentrations in the context of the influence of changes in the parameters that define the λ factor