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La ecuación de Anson es una ecuación fundamental en electroquímica que se utiliza para describir la relación entre carga y tiempo a un potencial constante y en condiciones de agotamiento. Esta ecuación tiene aplicaciones en una gran variedad de campos, como la electrodeposición, el almacenamiento de energía y los sensores. En esta entrada del blog, exploraremos en detalle qué es la ecuación de Anson, de dónde procede, quién le dio nombre y sus aplicaciones.
¿Qué es la ecuación de Anson?
La ecuación de Anson es una ecuación matemática utilizada para describir la evolución de la carga a lo largo del tiempo en mediciones culombimétricas controladas por difusión. Representa la integración de la Ecuación de Cottrell y se expresa de la siguiente manera:
donde:
Q es la carga en culombios,
n es el número de electrones implicados en la reacción de oxidación o reducción,
F es la constante de Faraday, 96485 C/mol,
A es el área del electrodo plano en cm2 ,
C es la concentración inicial del analito que se reduce u oxida, en mol/cm3,
D es el coeficiente de difusión del analito en cm2/s,
y t es el tiempo en segundos.
¿Qué es la trama Anson?
A menudo la ecuación de Anson se simplifica, por razones prácticas, a la siguiente expresión:
donde:
Cuando se utiliza la versión simplificada de la ecuación de Anson, es muy útil representar los datos coulométricos recogidos con un gráfico de Anson.
El diagrama de Anson consiste en un gráfico que muestra la carga frente a la raíz cuadrada del tiempo. Como resultado, los gráficos obtenidos se linealizan y facilitan el análisis de los resultados.
¿Quién desarrolló la Ecuación de Anson?
The Anson Equation was developed by Caltech’s Emeritus Professor Fred C. Anson. Sus trabajos pioneros en cronoamperometría y cronoculometría condujeron a la denominación de Q vs t1/2 trama tras él.
Aplicaciones de la ecuación de Anson
Biosensores
Dado que la ecuación analiza la relación entre carga y tiempo, tiene aplicaciones en el desarrollo y análisis de biosensores electroquímicos enzimáticos como el biosensor de glucosa.
Una ventaja interesante de utilizar unidades de carga en la caracterización de biosensores enzimáticos en lugar de la corriente es que la señal aumenta con el tiempo y la relación señal-ruido disminuye gracias a la integración de la corriente. Por lo tanto, es una herramienta esencial para el desarrollo de biosensores coulométricos.
Electrodeposición
La ecuación de Anson puede utilizarse para estudiar los procesos de electrodeposición. Gracias al análisis de los transitorios de carga de electrodeposición vs tiempo, es posible determinar cuánto material se ha depositado, así como determinar la tasa y cómo diferentes factores pueden estar afectando al proceso, permitiendo así su optimización
Almacenamiento electroquímico de energía
Las baterías, las pilas de combustible y los supercondensadores son dispositivos transformadores que son y seguirán siendo esenciales en nuestras vidas a medida que nos alejemos de los combustibles fósiles. Todos estos dispositivos pueden analizarse y mejorarse analizando sus datos de caracterización con la ecuación de Anson, ya que los factores más importantes para su éxito como dispositivos comerciales son la cantidad total de carga que pueden almacenar/entregar y a qué velocidad puede cargarse/descargarse.
En conclusión, la ecuación de Anson es una ecuación fundamental en electroquímica que proporciona valiosos conocimientos sobre los transitorios de carga en experimentos coulométricos redox controlados por difusión. A pesar de ser simple y, esencialmente, una integración de la ecuación de Cottrell, tiene una amplia gama de aplicaciones, incluyendo, pero no limitado a, biosensoresLa electroquímica, la electrodeposición y el almacenamiento electroquímico de energía. Por lo tanto, es imprescindible que todos los electroquímicos estén familiarizados con ella.
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