Exploring chemical kinetics at home in times of pandemic: Following the bleaching of food dye allura red using a smartphone

In this communication, a remote experimental activity in chemical kinetics is described, taking into account the quantification based on the optical sensor of a smartphone. The objective pursued herein is to equip students with the appropriate tools and strategies required to empirically determine the parameters of the rate law including reaction orders, rate constant (k), frequency factor (A), and activation energy (Ea). Typical results of the proposed protocol are shown and discussed in the framework of the bleaching reaction of food dye allura red (RD40) and hypochlorite, as a representative example. A graphical approach of the concentration vs time data measured under the experimental condition where [RD40] ≪ [ClO−] (isolation method) suggests a first-order kinetics with respect to the dye. In addition, the analysis of the pseudo-first-order constant (kobs) shows a firstorder relationship with respect to ClO−. In addition, using the two-point form of the Arrhenius equation, values of 3.22 × 107 s/M and 44.55 kJ/mol were obtained for A and Ea, respectively. Interestingly, all the kinetic parameters (reaction orders, k, A, and Ea) are on the same order of magnitude as those previously reported in the literature and acquired with more sophisticated and accurate equipment. This experience provides evidence that it is possible to proceed with remote experimental activities to deepen the collection and analysis of kinetic data during a pandemic.Fil: Madriz Ruiz, Lorean Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Cabrerizo, Franco Martín. Universidad Nacional de San Martin. Instituto Tecnologico de Chascomus. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - la Plata. Instituto Tecnologico de Chascomus.; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vargas Balda, Ronald Eduardo. Universidad Nacional de San Martin. Instituto Tecnologico de Chascomus. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - la Plata. Instituto Tecnologico de Chascomus.; Argentin

Chemical kinetics in solar to chemical energy conversion: The photoelectrochemical oxygen transfer reaction

After introducing the basic aspects of the photoelectrochemical processes for the oxygen transfer reaction, we present the simplest kinetics models that have been built to represent the dynamics of light-induced redox reactions. Additionally, we discuss the basic chemical kinetics formalism usedin photocatalysis and photoelectrochemistry, where interplay between the oxidation process and nonequilibrium adsorbed states is considered. We also comment about the experimental developments related to the treatment of wastewater with electricity or H2 generation. Finally, we discuss the need to measure reaction rates to determine and compare the physicochemical parameters describing thechemical interactions during photoelectrochemical processes, in order to understand these reactive systems and apply them to new challenges related to the environment and energy.Fil: Vargas Balda, Ronald Eduardo. Universidad Simon Bolivar.; Venezuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Carvajal, David. Universidad Simon Bolivar.; VenezuelaFil: Madriz Ruiz, Lorean Mercedes. Universidad Simon Bolivar.; Venezuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Scharifker, Benjamín R.. Universidad Simon Bolivar.; Venezuela. Universidad Metropolitana.; Venezuel

A Review of Current Research Trends in Power-Electronic Innovations in Cyber-Physical Systems.

In this paper, a broad overview of the current research trends in power-electronic innovations in cyber-physical systems (CPSs) is presented. The recent advances in semiconductor device technologies, control architectures, and communication methodologies have enabled researchers to develop integrated smart CPSs that can cater to the emerging requirements of smart grids, renewable energy, electric vehicles, trains, ships, internet of things (IoTs), etc. The topics presented in this paper include novel power-distribution architectures, protection techniques considering large renewable integration in smart grids, wireless charging in electric vehicles, simultaneous power and information transmission, multi-hop network-based coordination, power technologies for renewable energy and smart transformer, CPS reliability, transactive smart railway grid, and real-time simulation of shipboard power systems. It is anticipated that the research trends presented in this paper will provide a timely and useful overview to the power-electronics researchers with broad applications in CPSs.post-print2.019 K

Photoelectrochemistry in nanostructured systems: a discussion from their natural limitations

Luego de reconocer que la respuesta fotoelectroquímica depende de la yuxtaposición de fenómenos de transferencia y de recombinación de las cargas fotogeneradas, y que dichos procesos representan límites naturales al comportamiento experimental, se discuten algunos aspectos fisicoquímicos que determinan el desempeño de una interfase semiconductor | electrolito, considerando específicamente la situación de un fotoánodo nanoestructurado. Setomó como caso de estudio la relación entre la respuesta experimental de transferencia electrónica y la recombinación en nanotubos de TiO2, presentando estos una modificación en la relación de fases anatasa y rutilo. Mediante el análisis de la respuesta potenciodinámica a elevados sobrepotenciales en relación a la teoría de Gärtner, además de la cuantificación del tiempo de vida de portadores debido al decaimiento fotoluminiscente a circuito abierto, resultó posible ilustrar la relación cualitativa entre la cinética de transferencia de carga y la desactivación radiativa, procesos que, siendo opuestos, determinan la respuesta fotoelectroquímica de estos fotoánodos nanoestructurados.ABSTRACTThe physicochemical aspects behind the performance of a semiconductor electrolyte interphase are discussed, addressing the fact that the photoelectrochemical response depends on the juxtaposition of two fundamental phenomena: charge-carriers transfer and recombination. Such phenomena define the natural limits of the experimental behavior. Considering TiO2 nanotubes as a special case of study to illustrate the photoelectrochemical behavior of nanostructured electrodes, the analysis of the potentiodynamic response at high overpotentials in relation to Gärtner´s theory shows how the incorporation of a different phase (rutile into anatase) can modulate the experimental response. The quantification of the lifetime of carriers with to photoluminescent decays at open circuit illustrates how the relationship between the kinetics of charge transfer and recombination determines the natural limitations of nanostructured photoanodes performance.The physicochemical aspects behind the performance of a semiconductor | electrolyte interphase are discussed, addressing the fact that the photoelectrochemical response depends on the juxtaposition of two fundamental phenomena: charge-carriers transfer and recombination. Such phenomena define the natural limits of the experimental behavior. Considering TiO2 nanotubes as a special case of study to illustrate the photoelectrochemical behavior of nanostructured electrodes, the analysis of the potentiodynamic response at high overpotentials in relation to Gärtner's theory shows how the incorporation of a different phase (rutile into anatase) can modulate the experimental response. The quantification of the lifetime of carriers with to photoluminescent decays at open circuit illustrates how the relationship between the kinetics of charge transfer and recombination determines the natural limitations of nanostructured photoanodes performance.Fil: Leon, Dalia. Universidad Simon Bolivar.; VenezuelaFil: Torres, Daniel. Universidad Simon Bolivar.; VenezuelaFil: Maimone, Alberto. Universidad Simon Bolivar.; VenezuelaFil: Cabrerizo, Franco Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Madriz Ruiz, Lorean Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Vargas Balda, Ronald Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); Argentin

α-Catenin-Vinculin Interaction Functions to Organize the Apical Junctional Complex in Epithelial Cells

αE-catenin, a cadherin-associated protein, is required for tight junction (TJ) organization, but its role is poorly understood. We transfected an αE-catenin–deficient colon carcinoma line with a series of αE-catenin mutant constructs. The results showed that the amino acid 326–509 domain of this catenin was required to organize TJs, and its COOH-terminal domain was not essential for this process. The 326–509 internal domain was found to bind vinculin. When an NH2-terminal αE-catenin fragment, which is by itself unable to organize the TJ, was fused with the vinculin tail, this chimeric molecule could induce TJ assembly in the αE-catenin–deficient cells. In vinculin-null F9 cells, their apical junctional organization was impaired, and this phenotype was rescued by reexpression of vinculin. These results indicate that the αE-catenin-vinculin interaction plays a role in the assembly of the apical junctional complex in epithelia

Electrochemical studies on β-carbolines alkaloids: Kinetics of irreversible oxidation processes

The comprehension of the kinetic processes involved in redox reactions with alkaloids such as β-carbolines (βCs) is crucial to unveil differences in the reactivity of these substances. To this end, electrochemical studies on a screen-printed carbon electrode were conducted, revealing the irreversible nature of the process associated with the first oxidation step of norharmane (nHo), harmine (Ha), harmaline (Hlina), harmol (Hol), and harmalol (Hlol). Results from chronoamperometric (CA) studies indicated that in all cases, the oxidation follows a first order reaction. Additionally, cyclic voltammetry (CV) enabled the estimation of the number of electrons transferred (n) as well as the charge transfer coefficient (αa). Finally, square wave voltammetry (SWV) allowed the investigation of the irreversible nature of the oxidative transformations, determining the oxidation potential (EOx) values, and elucidating of the dependency of the frequency-normalized peak current (ip/f) with the frequency (f). For the first time, the rate constant (k) for the selected βCs was determined from the maximum observed in the ip/f vs. f plot. By correlating Ln(k) with EOx values, a linear free energy relationship that show the relevance of molecular structure in reaction pathways was revealed, which constitutes the novelty of this work. These findings are discussed in the context of other redox processes involving βC alkaloids.Fil: Madriz Ruiz, Lorean Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Cabrerizo, Franco Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Vargas Balda, Ronald Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); Argentin

Electrochemical formation of copper phosphide from aqueous solutions of Cu(II) and hypophosphite ions

The electrochemical formation of copper phosphide phases on vitreous carbon electrodes from Cu(II) and hypophosphite acid aqueous solutions has been studied. It was found that the main component in the deposits was Cu, that their composition was independent of the electrodeposition potential, and that the P content increased with the proportion of hypophosphite with respect to Cu(II) in solution. Analysis of potentiostatic current transients recorded during deposition and the microscopic observation of the surface indicated that the mechanism of electrocrystallization occurs through copper electrodeposition, inducing the reduction of hypophosphite with concomitant formation of copper phosphide clusters followed by their aggregation, leading to the nucleation of three-dimensional centers with a growth rate controlled by the diffusion of electrodepositing species from the solution bulk, with generation also of byproducts of hypophosphite reduction.Fil: Torres, Daniel. Universidad Simón Bolívar; VenezuelaFil: Madriz Ruiz, Lorean Mercedes. Universidad Simón Bolívar; Venezuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Vargas Balda, Ronald Eduardo. Universidad Simón Bolívar; Venezuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Scharifker, Benjamín R.. Universidad Simón Bolívar; Venezuela. Universidad Metropolitana; Venezuel

Determinación electroanalítica de la demanda química d’oxigen sobre elèctrodes de PbO2 – Bi

Se determinó la demanda química de oxígeno (DQO) utilizando un método electroquímico basado en electró-lisis en condición de capa fina. Se emplearon electrodos miniaturizados de grafito serigrafiado, modificados por electrodeposición de PbO2-Bi, para la aplicación de electrólisis exhaustiva en muestras con volumen en el orden de microlitros. Se estableció el protocolo de calibración de la DQO en función de la carga eléctrica transferida durante electrólisis de soluciones patrones de compuestos orgánicos de interés. Se evaluó la res-puesta del método frente al efecto de la concentración del compuesto modelo usado como patrón (ftalato ácido de potasio), el potencial de electrodo aplicado, la concentración de cloruros como interferencia típica en la cuantificación, compuestos orgánicos de diversa naturaleza, así como la respuesta para un efluente industrial representativo. Se encontraron condiciones experimentales donde la desviación asociada fue de 5 % en precisión, y entre 1 y 6 % de error en cuanto a exactitud. El método propuesto es capaz de reproducir valores razonablemente exactos y precisos en com-paración con los resultados del método tradicional (oxidación con H2SO4 y K2Cr2O7), demostrando que el proceso de oxidación electroquímica en condición de capa fina, es un método conveniente para determinar la DQO en soluciones acuosas.The chemical oxygen demand (COD) was determined using an electrochemical method based on electrolysis in a thin layer condition. Miniaturized electrodes of screen-printed graphite modified by PbO2-Bi electro-deposition were used for the application of exhaustive electrolysis in samples with volume in the order of microliters. The COD calibration protocol was estab-lished on the basis of the electrical charge transferred during electrolysis of standard solutions of organic compounds of interest. The response was evaluated with respect to the concentration of potassium hydrogen phthalate used as standard, the electrode potential, the concentration of chloride ions as typical interference, and the response of a typical industrial effluent. Experi-mental conditions were identified for high precision determinations with deviations of 5 % in all cases, and relative error between 1 and 6 %. The proposed method is capable of reproducing exact and accurate values of COD, when compared to the traditional method based in oxidation with H2SO4 and K2Cr2O7, demonstrating that electrochemical oxidation under thin layer condi-tion, is a convenient method to determine the COD of aqueous solutions.Es va determinar la demanda química d’oxigen (DQO) utilitzant un mètode electroquímic basat en electròlisi en condició de capa fina. Es van emprar elèctrodes miniaturitzats de grafit serigrafiat, modificats per elec-trodeposició de PbO2-Bi, per a l’aplicació d’electròlisi exhaustiva en mostres amb volum en l’ordre de microlitres. Es va establir el protocol de calibratge de la DQO en funció de la càrrega elèctrica transferida durant electròlisi de solucions patrons de compostos orgànics d’interès. Es va avaluar la resposta del mèto-de enfront de l’efecte de la concentració del compost model usat com a patró (ftalat àcid de potassi), el po-tencial d’elèctrode aplicat, la concentració de clorurs com interferència típica a la quantificació, compostos orgànics de diversa naturalesa, així com la resposta per a un efluent industrial representatiu. Es van trobar condicions experimentals on la desviació associada va ser del 5% en precisió, i entre 1 i 6% d’error pel que fa a exactitud. El mètode proposat és capaç de reproduir valors raonablement exactes i precisos en comparació amb els resultats del mètode tradicional (oxidació amb H2SO4 i K2Cr2O7), demostrant que el procés d’oxidació electroquímica en condició de capa fina, és un mètode convenient per a determinar la DQO en solucions aquoses.Fil: Flores, Dorelys. Universidad Simon Bolivar.; VenezuelaFil: Madriz Ruiz, Lorean Mercedes. Universidad Simon Bolivar.; Venezuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Vargas Balda, Ronald Eduardo. Universidad Simon Bolivar.; Venezuela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Scharifker, Benjamín R.. Universidad Simon Bolivar.; Venezuela. Universidad Metropolitana.; Venezuel