Modelización matemática del rendimiento de los electrodos, modificado por la capa de ferroceno, en los procesos de electrooxidación de compuestos orgánicos en medios neutros y ácidos

Mathematical modeling of the performance of electrodes, modified by ferrocene layer, in the processes of electro-oxidation of organic compounds in neutral and acidic media

Se describió matemáticamente el comportamiento de los electrodos modificados por la capa de ferroceno en los procesos de electrooxidación de ciertos compuestos orgánicos en medios neutros y ácidos, y se analizaron los modelos correspondientes mediante la teoría de la estabilidad lineal y el análisis de bifurcación. Comparando los modelos, se evaluó la influencia del pH en el comportamiento de los electrodos, modificados por el ferroceno.

Introducción

El ferroceno y sus derivados son compuestos orgánicos aromáticos, cuyo comportamiento electroquímico atrae el interés [1-11], debido a su composición:

Al ser compuestos electroquímicamente activos, ya se utilizan ampliamente en sensores y biosensores [1-7, 11-19], como monómeros en polímeros conductores [8-10, 20-23] y en recubrimientos modificadores de electrodos [24-27].

El funcionamiento de los sensores y biosensores, basados en el ferroceno y sus derivados, consta de dos pasos:

Fc⁰ - e^- → Fc⁺ (paso electroquímico) (1)

Fc⁺ + Analito → Producto + Fc⁰ (paso químico) (2)

El paso (1) no depende cinética y dinámicamente del pH [2], pero en el paso (2) pueden intervenir compuestos cuya oxidación depende del pH, por lo que el comportamiento de los electrodos modificados con ferroceno puede depender del pH en diferentes casos. Lo mismo puede observarse para los polímeros conductores [28-40], cuyo comportamiento en el caso se asemeja al de los recubrimientos de ferroceno, lo que puede dar a pensar que las inestabilidades electroquímicas, posibles para el caso de los polímeros conductores se realizarán también en el caso del ferroceno. Para ver si se producen, para determinar por qué aparecen y para fundamentar el conocimiento de la actuación de la capa de ferroceno en el proceso y su acción catalizadora, es necesario construir un modelo matemático capaz de describir adecuadamente los procesos en el sistema. Se han construido varios modelos para el caso de los sensores, basados en polímeros conductores [41-49]. En este trabajo se presenta el modelo matemático del comportamiento de la capa de ferroceno en la electro-oxidación de ciertos compuestos orgánicos.

En general, los modelos para los casos del ferroceno y de los polímeros conductores no difieren mucho, hecho que se demuestra por el tercer teorema de similitud: sistemas similares son descritos por ecuaciones similares, presentando, sin embargo, algunas diferencias.