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Resumo:
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Células condutimétricas são largamente utilizadas para determinar a resistência de meios líquidos. Porém, condutivímetros comerciais possuem uma calibração de fábrica que pode dar margem a erros de medidas. O conhecimento das propriedades resistivas de um líquido tem aplicação prática no monitoramento e controle ambientais, na área de fabricação de fármacos, alimentos, e na área da saúde. Neste trabalho foram produzidas 3 células condutimétricas com eletrodos coplanares do tipo trilho a partir de resina, sendo 1 delas feita com eletrodos de alumínio galvanizado e 2 com eletrodos de cobre. O sistema estudado é composto de um eletrólito e duas interfaces metal/líquido que não têm um comportamento capacitivo ideal. Nesse caso, a impedância do capacitor é usualmente descrita por um elemento de fase constante ou CPE, com 2 parâmetros fixos: alfa_0 e Q_0. Para encontrar a resistência de um meio iônico através do método tradicional, produz-se um gráfico da componente real da impedância do sistema pelo inverso da frequência (f^(-1) ) e, aplicando uma regressão linear aos pontos experimentais, obtêm-se uma reta que corta o eixo y exatamente no valor da resistência do eletrólito. Porém, isso só é alcançado com precisão em células de condutividade do tipo Jones. Para as células condutimétricas comerciais, que são mais compactas e de fácil manuseio, o método tradicional não funciona. No método GPE, utilizamos a teoria de elemento de fase generalizado, com os valores constantes alfa_0 e Q_0 agora variando com a frequência. Este método gera uma função generalizada que fornece valores da resistência do sistema sem dispersão em frequência. O eletrólito escolhido foi uma solução aquosa de cloreto de potássio em diferentes concentrações. A aplicação do método tradicional não funcionou. Porém, para o método GPE, encontrou-se a resistência do eletrólito com excelente precisão. Para encontrar a constante de célula do condutivímetro com eletrodos do tipo trilho, comparamos nossas medidas com dados obtidos a partir de um eletrodo frontal. O resultado foi muito promissor, indicando que, com o método gpe, até mesmo uma célula com grande divergência nas linhas de campo pode ser usada como célula condutimétrica. Ainda, verificamos a influêncida do tamanho dos trilhos e das condições de contorno nas medidas, utilizando as 2 células de cobre, que diferiam na largura dos trilhos, e dois beckeres de tamanhos diferentes. Notou-se que as medidas foram suscetíveis às condições de contorno, de forma que se torna necessário limitar o volume de solução, sem prejudicar, no entanto, a praticidade de limpeza e manuseio que essa geometria oferece. Com esta pesquisa, conclui-se que o método GPE funcionou perfeitamente para obtenção da resistência do eletrólito, tendo ele um erro muito pequeno quando comparado ao método utilizado em laboratórios de metrologia. Também verificamos que tanto a resina, quanto o alumínio galvanizado e o cobre reagiram com a solução que se pretende caracterizar. |
