Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Métodos electroanalíticos

Los métodos electroanalíticos son una clase de técnicas en química analítica que estudian un analito midiendo el potencial ( voltios ) y/o la corriente ( amperios ) en una celda...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Los métodos electroanalíticos son una clase de técnicas en química analítica que estudian un analito midiendo el potencial ( voltios ) y/o la corriente ( amperios ) en una celda electroquímica que contiene el analito. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Estos métodos se pueden dividir en varias categorías dependiendo de qué aspectos de la celda se controlan y cuáles se miden. Las tres categorías principales son potenciometría (se mide la diferencia en los potenciales de los electrodos), amperometría (la corriente eléctrica es la señal analítica) y culombimetría (se registra la carga que pasa durante un cierto tiempo).

Potenciometría

La potenciometría mide pasivamente el potencial de una solución entre dos electrodos, afectando mínimamente a la solución durante el proceso. Un electrodo se denomina electrodo de referencia y tiene un potencial constante, mientras que el otro es un electrodo indicador cuyo potencial varía con la composición de la muestra. Por lo tanto, la diferencia de potencial entre ambos electrodos permite evaluar la composición de la muestra. De hecho, dado que la medición potenciométrica es no destructiva, y suponiendo que el electrodo se encuentra en equilibrio con la solución, se mide el potencial de esta última. La potenciometría suele emplear electrodos indicadores selectivamente sensibles al ion de interés, como el fluoruro en los electrodos selectivos de fluoruro , de modo que el potencial depende únicamente de la actividad de dicho ion. El tiempo que tarda el electrodo en alcanzar el equilibrio con la solución afecta a la sensibilidad o precisión de la medición. En entornos acuáticos, se suele utilizar platino debido a su elevada cinética de transferencia de electrones , [ 5 ] aunque también se puede emplear un electrodo compuesto por varios metales para mejorar dicha cinética. [ 6 ] El electrodo potenciométrico más común es, con mucho, el electrodo de membrana de vidrio utilizado en un medidor de pH .

Una variante de la potenciometría es la cronopotenciometría, que consiste en utilizar una corriente constante y medir el potencial en función del tiempo. Fue iniciada por Weber . [ 7 ]

Amperometría

La amperometría engloba todas las técnicas electroquímicas en las que se mide una corriente en función de una variable independiente, que suele ser el tiempo (en la cronoamperometría) o el potencial del electrodo (en la voltametría). La cronoamperometría consiste en medir la corriente, a un potencial fijo, en diferentes momentos desde el inicio de la polarización. Generalmente, la cronoamperometría se realiza en una solución sin agitación y con el electrodo fijo, es decir, en condiciones experimentales que evitan la convección como transferencia de masa al electrodo. Por otro lado, la voltametría es una subclase de la amperometría, en la que la corriente se mide variando el potencial aplicado al electrodo. Las diferentes técnicas voltamétricas se definen según la forma de onda que describe cómo varía el potencial en función del tiempo.

Cronoamperometría

En la cronoamperometría, se aplica un cambio brusco de potencial en el electrodo de trabajo y se mide la corriente en función del tiempo. [ 8 ] Dado que este método no es exhaustivo, se utilizan microelectrodos y el tiempo empleado para realizar los experimentos suele ser muy corto, normalmente de 20 ms a 1 s, para no consumir el analito.

Voltametría

La voltametría consiste en aplicar un potencial constante o variable a la superficie de un electrodo y medir la corriente resultante con un sistema de tres electrodos. Este método permite determinar el potencial de reducción de un analito y su reactividad electroquímica . En la práctica, este método es no destructivo, ya que solo se consume una cantidad mínima del analito en la superficie bidimensional de los electrodos de trabajo y auxiliar . Generalmente, la solución del analito se desecha, dado que resulta difícil separarlo del electrolito , y el experimento requiere una pequeña cantidad de analito. Un experimento típico puede implicar entre 1 y 10 mL de solución con una concentración de analito entre 1 y 10  mmol/L. Las técnicas voltamétricas más avanzadas permiten trabajar con volúmenes de microlitros y concentraciones nanomolares. Se emplean electrodos modificados químicamente para el análisis de muestras orgánicas e inorgánicas.

Polarografía

La polarografía es una subclase de la voltametría que utiliza un electrodo de mercurio de gota como electrodo de trabajo .

Coulometría

La culombimetría utiliza la aplicación de corriente o potencial para convertir un analito de un estado de oxidación a otro de forma completa. En estos experimentos, la corriente total que circula se mide directa o indirectamente para determinar el número de electrones transferidos. Conociendo este número, se puede determinar la concentración del analito o, si se conoce la concentración, el número de electrones transferidos en la reacción redox. Entre las formas típicas de culombimetría se incluyen la electrólisis a granel , también conocida como culombimetría potenciostática o culombimetría de potencial controlado , así como diversas titulaciones culombimétricas.

Referencias

  1. ↑ Skoog, Douglas A.; Donald M. West; F. James Holler (25 de agosto de 1995). Fundamentos de química analítica (7.ª  ed.). Harcourt Brace College Publishers. ISBN 978-0-03-005938-4.
  2. ↑ Kissinger, Peter; William R. Heineman (23 de enero de 1996). Técnicas de laboratorio en electroquímica analítica, segunda edición, revisada y ampliada (2.ª ed.). CRC. ISBN  978-0-8247-9445-3.
  3. ↑ Bard, Allen J.; Larry R. Faulkner (18 de diciembre de 2000). Métodos electroquímicos: Fundamentos y aplicaciones (2.ª ed.). Wiley. ISBN  978-0-471-04372-0.
  4. ↑ Zoski, Cynthia G. (2007-02-07). Manual de electroquímica . Elsevier Science. ISBN 978-0-444-51958-0.
  5. ↑ Grundl, Tim (1994-02-01). "Una revisión de la comprensión actual de la capacidad redox en sistemas naturales en desequilibrio". Chemosphere . 28 (3): 613– 626. Bibcode : 1994Chmsp..28..613G . doi : 10.1016/0045-6535(94)90303-4 .
  6. ↑ Noyhouzer, T.; Valdinger, I.; Mandler, D. (2013-09-03). "Potenciometría mejorada mediante nanopartículas metálicas". Analytical Chemistry . 85 (17): 8347– 8353. doi : 10.1021/ac401744w . ISSN 0003-2700 . PMID 23947748 .  
  7. ↑ HF Weber, Wied. Ann., 7, 536, 1879
  8. ↑ Bard, Allen J.; Faulkner, Larry R.; White, Henry S. (2022). Métodos electroquímicos: fundamentos y aplicaciones (Tercera ed.). Hoboken, NJ: Wiley. ISBN  978-1-119-33405-7.

Bibliografía

  • Wang, Joseph C. (2000). Electroquímica analítica . Chichester: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-28272-3.
  • Hubert H. Girault (2004). Electroquímica analítica y física . [Lausana: EPFL. ISBN] 978-0-8247-5357-3.
  • Ozomwna, Kenneth I., ed. (2007). Avances recientes en electroquímica analítica 2007. Transworld Research Network. ISBN 978-81-7895-274-1.
  • Dahmen, EAMF (1986). Electroanálisis: teoría y aplicaciones en medios acuosos y no acuosos y en control químico automatizado . Ámsterdam: Elsevier. ISBN 978-0-444-42534-8.
  • Bond, A. Curtis (1980). Métodos polarográficos modernos en química analítica . Nueva York: M. Dekker. ISBN 978-0-8247-6849-2.