ESTABILIDAD DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS EN MEDIOS EN LOS QUE PUEDEN OXIDARSE: IMPLEMENTACIÓN DE LA TEORÍA DE POTENCIALES MIXTOS PARA DIFERENTES DISTRIBUCIONES DE TAMAÑOS

LEONARDO ROBLEDO CANDIA; MARÍA ÁLVAREZ MANSO; ALDO A. RUBERT; MARIANO H. FONTICELLI

La plata

Congreso; XXII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica- La Plata 2021; 2021

Universidad Nacional de La Plata

IntroducciónLa estabilidad de las nanopartículas en ambientes en los que pueden oxidarsea través de procesos electroquímicos ha sido modelada introduciendo el exceso depotencial químico, considerando la curvatura de las partículas a través de la ecuaciónde Gibbs-Thomson y utilizando la energía libre superficial de los metales masivos.Esto conduce a potenciales de electrodo (reversibles) menores a medida quedisminuye el diámetro, para el caso de partículas esféricas. Por lo que se desarrollaríauna maduración electroquímica de Ostwald: las partículas de mayor tamaño crecerána expensas de la oxidación de las más pequeñas. Este proceso fue modelado porSchröeder y colaboradores mediante la teoría de potenciales mixtos y el desarrollolineal de la ecuación de Butler-Volmer para sobrepotenciales bajos (1). Los resultadosinformados son correctos, puesto que se aplican a sólo dos partículas, ambas condiámetros de decenas de nanómetros.Resultados y ConclusionesEn este trabajo presentamos un planteo formal utilizando la teoría depotenciales mixtos, ambos sumando exponenciales en la ecuación de Butler-Volmer yconsiderando conjuntos de partículas con diferentes distribuciones de tamaños. Apartir de las ecuaciones deducidas y de simulaciones, demostramos que el potencialmixto de una dispersión de nanopartículas, en una solución conteniendo los ionesmetálicos, dependerá tanto de la media de los diámetros, como de un parámetro quetenga en cuenta su dispersión. Hemos analizado diferentes situaciones (tamaños ydesviaciones estándar), para distribuciones continuas (normal y log-normal) y discretas(distribuciones artificiales generadas mediante simulación).Demostramos que en todos los casos se espera que el potencial mixtopresente un comportamiento Nernstiano. Además, se demuestra la necesidad decaracterizar al conjunto de nanopartículas mediante dos estadísticos: uno que décuenta del tamaño medio, y otro que contenga información sobre la distribución detamaños. Respecto de la validez de la aproximación lineal para la ecuación de ButlerVolmer, encontramos que es apropiada para un conjunto limitado de combinacionesde los estadísticos que describen las distribuciones: (a) partículas relativamentegrandes (de decenas de nanómetros o mayores) y/o (b) distribuciones de tamañosmuy estrechas, las que no suelen encontrarse en muestras reales.