Modos de crecimiento en la electrocristalización de metales

Abstract

En este trabajo se estudia la formación electroquímica de una fase sólida. Se intenta conocer el efecto de las distintas variables involucradas en los mecanismos de formación de fases sólidas con determinada morfología y, consecuentemente en las propiedades características, tales como, densidad, fractalidad, transiciones morfológicas, etc. El conocimiento de las variables que afectan la formación de una fase sólida, es esencial para el desarrollo de la ingeniería de los materiales, y dentro de ella, diseñar procesos de fabricación de superficies con estructuras y composición apropiadas para su uso optimizado en catálisis heterogénea, esto es, procesos tan diversos como la síntesis de compuestos químicos en múltiples escalas, procesos vinculados con sistemas de conversión y almacenamiento limpio de energía, procesos de descontaminación, etc. Abarca también, las tecnologías basadas en el empleo de semiconductores que demandan la obtención, a partir de medios fundido o en solución, de sustancias y compuestos de muy alta pureza y con características cristalográficas particulares, según el uso al que se los destine. Por otro lado, durante la formación de una fase sólida aparecen fenómenos de evolución de la interfase y de crecimiento de agregados que presentan particular interés para su estudio teórico y elaboración de modelos. A partir del advenimiento de los conceptos de geometría ffactal para la descripción de morfologías complejas y su relación con las leyes de escala que describen la dinámica de la formación de agregados, se presta mucha atención a los modelos de agregación y a los de evolución de las interfases, y su clasificación dentro de las clases de universalidad. Resulta de fundamental importancia disponer entonces, de datos experimentales confiables para contrastar esos modelos. De la misma manera, los datos experimentales pueden servir de estimulo para mejorar los modelos existentes y desarrollar nuevos modelos. Interesa conocer tanto las propiedades estáticas de las interfases, las que han recibido hasta ahora mayor atención, como las propiedades dinámicas. Estas últimas se refieren a su evolución como consecuencia de la acumulación de un gran número de eventos que ocurren de acuerdo a determinadas reglas. En el mejor de los casos, hasta ahora, las propiedades de las interfase en evolución, son solo parcialmente conocidas. El estudio de la dinámica de crecimiento de agregados y las correspondientes interfases constituyen temas de frontera que justifican atención. Para poder llevar a cabo esta clase de estudio, se requiere disponer de técnicas de caracterización de los agregados y de seguimiento de las interfases correspondientes, con el fin de disponer de elementos que permitan la contrastación entre modelos y experimentos diseñados a priori o situaciones reales que se presentan en la naturaleza. Entre estas técnicas se pueden mencionar, el escalado dinámico, el análisis de la estructura interna y el cálculo de las dimensiones ffactales. En este trabajo se estudia la formación de plata metálica por via electroquímica, empleando celdas electroquímicas “quasi-bidimensionales” de distintas geometrías y de diferentes diseños, modificando las propiedades de las soluciones acuosas con la adición de electrolito soporte y de sustancias que modifican la estructura del medio. Se analiza la dinámica de crecimiento de los electrodepósitos o agregados y se aplican modelos de crecimiento para entender el proceso. Se intenta también, explicar algunas características morfológicas a escala micro y meso métrica. Se utiliza la electrodeposición de plata para generar los agregados, pues esta reacción constituye una de las reacciones electroquímica más rápidas conocidas. Esto permite prescindir de los procesos de transferencia electrónica en el análisis de los resultados, ya que la cinética global de electrodeposición está controlada por el transporte de materia hacia la interfase. Precisamente, como se verá en la presentación, los fenómenos de transporte juegan un papel preponderante en la selección de las morfologías de los agregados.