Estudio del comportamiento electroquímico de selenio en medio alcalino.

Abstract

En el presente trabajo, se abordó el estudio del comportamiento electroquímico del selenio en medio alcalino, empleando una solución sintética de dióxido de selenio para comprender y optimizar su reducción de Se+4 a la forma de selenito (SeO3-2) a selenio elemental (Se). A raíz de sus destacadas propiedades semiconductoras, fundamentales en el desarrollo de células fotovoltaicas y rectificadores, así como su fotoconductividad, que permite variaciones en sus propiedades eléctricas, convirtieron al selenio en un elemento valioso para sectores industriales, donde el estudio de propiedades electroquímicas fueron lo que impulsó el presente estudio. La metodología empleada incluyó técnicas electroquímicas, como la voltametría de barrido lineal inicialmente sobre un electrodo fijo y, luego sobre un electrodo rotatorio, además de la cronoamperometría permitiendo la caracterización e identificación de la reacción. Los voltamperogramas, realizados unidireccionalmente hacia el sentido catódico, permitieron analizar el comportamiento del sistema al variar parámetros tales como la velocidad de barrido, el pH, la concentración, el efecto que tiene la adición de telurio, entre otros. Al considerar la variación de velocidad de barrido entre 1 mV/s y 10 mV/s, las curvas de polarización no revelaron tendencia alguna, por lo que tal parámetro no tiene efecto en la cinética de la reducción del selenito, característico de las recciones irreversibles. Luego, el análisis realizado sobre el efecto de la modificación del pH, evaluando valores específicos de pH=5 y pH=13, indicaron que, bajo condiciones alcalinas, se registraron densidades de corrientes superiores a valores de potenciales más negativos que -0.9 V, aumentando la cinética de reducción del seleniuro. La influencia de la concentración en el proceso se analizó comparando dos concentraciones de selenio: 0.0063 M y 0.063 M. A concentraciones más altas, la cantidad de selenito que se puede reducir en cualquier potencial dado es mayor, lo que resulta en una mayor corriente de reducción. Se utilizó un EDR para evaluar el efecto de la velocidad de rotación. Si bien se observó un incremento en la densidad de corriente al aumentar la rotación, no fue posible confirmar que la cinética de reacción está controlada por transferencia de masa del ion selenito en la superficie del electrodo. El coeficiente de difusión correspondió a 4.66*10-8 cm2/s. Por su parte, la adición de telurio sugirió que su influencia en la reducción del selenito depende de la concentración de telurio presente en la solución. Finalmente, la técnica de cronoamperometría permitió tanto comprobar que existe reducción de Se (IV), al obtenerse densidades de corriente distintas a cero y negativas, como cuantificar la masa reducida, la cual fue significativamente pequeña.

In this study, the electrochemical behavior of selenium in alkaline media was studied using a synthetic selenium dioxide solution to understand and optimize its reduction from Se +4 to the form of selenite (SeO 32 -) to elemental selenium (Se Due to its remarkable semiconducting properties, which are crucial in the development of photovoltaic cells and rectifiers, as well as its photoconductivity allowing changes in its electrical properties, selenium became a valuable element for industrial sectors. These electrochemical properties spurred the current study. The methodology employed included electrochemical techniques such as linear sweep voltammetry initially on a stationary electrode and then on a rotating electrode, in addition to chronoamperometry, which allowed for a detailed characterization and identification of the reaction. The voltammograms, performed unidirectionally towards the cathodic direction, enabled the analysis of the system's behavior by varying parameters such as sweep rate, pH, concentration, and the effect of adding tellurium, among others. C onsidering the sweep rate variation between 1 mV/s and 10 mV/s, the polarization curves did not show any trend, indicating that this parameter does not affect the kinetics of selenite reduction, characteristic of irreversible reactions. Then, the analysis on the effect of pH modification, evaluating specific values of pH=5 and pH=13, indicated that under alkaline conditions, higher current densities were r ecorded at potential values more negative than 0.9 V, increasing the kinetics of selenide reduction. The influence of concentration on the process was analyzed by comparing two selenium concentrations: 0.0063 M and 0.063 M. At higher concentrations, the amount of selenite that can be reduced at any given potential is greater, resulting in a higher reduction current. An EDR was used to evaluate the effect of rotation speed. While an increase in current density was observed with increased rotation, it was not possible to confirm that the reaction kinetics is controlled by the mass transfer of selenite ion at the electrode surface. The diffusion coefficient was found to be 4.66*10 8 cm 2 /s. The addition of tellurium suggested that its influence on selenite reduction depends on the concentration of tellurium present in the solution. Finally, the chronoamperometry technique not only confirmed the reduction of Se (IV) by obtaining current densities different from zero and negative but also quantified the reduced mass, which was significantly small.