métodos electroquímicos la electroquímica estudia los cambios químicos que producen una...

Métodos electroquímicosMétodos electroquímicos• La electroquímica estudia los cambios

químicos que producen una corriente eléctrica y la generación de electricidad mediante reacciones químicas.

• Electrólisis, la cual se refiere a reacciones químicas que se producen por acción de una corriente eléctrica. Celda o pila galvánica se lleva a cabo en reacciones químicas que generan una corriente eléctrica

• Las reacciones de reducción-oxidación son del transferencia de electrones

CeldaCelda

Reacciones en la celdaReacciones en la celda

•Zn Zn+2 + 2e- E0 = 0,763 v oxidación

Cu+2+ 2e- Cu E0 = 0,337 v reducción

• Rx:Zn (s) + Cu+2 (ac) +2e- Zn+2 (ac) + Cu (s) + 2e- E0=1,1 v

Potenciales estándar de reducciónPotenciales estándar de reducción

• POTENCIALES DE REDUCCIÓN• ElectrodoProceso catódico de reducción Eo(volt)

• Li+|Li Li+ + e- = Li -3,045

• K+|K K+ + e- = K -2,925

• Ca2+|Ca Ca2+ + 2e- = Ca -2,866

• Na+|Na Na+ + e- = Na -2,714

Balancear ecuaciones redoxBalancear ecuaciones redox• Todos los elementos edo natural tendrán valencia o

• 2. El hidrógeno tendrá valencia de +1 excepto en hidruros con -1

• 3. El oxigeno tendrá valencia de 2- excepto en los peróxidos con -1

• 4. Los alcalinos tienen en sus compuestos oxidación +1

• 5. Los alcalinotérreos tienen en sus compuestos oxidación +2

• 6. Los halógenos tienen en sus compuestos con haluros oxidación -1

• 7. La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto es igual a la carga de los compuestos

Balancear y EjemplosBalancear y Ejemplos• K2Cr2O7 + H2O + S ------ SO2 + KOH + Cr2O3

• Cu(s) +NO3- (ac) ------Cu+2 (ac) +NO2

• Determine El potencial de la celda• (Cu2+/Cu) = 0,34 V ; E0 (Cd2+/Cd) = -0,40 V

• Bromo + cloruro de potasio ---- bromuro de potasio + cloro. Es espontánea esta reacc en condiciones norm

• .- Dada la siguiente tabla de potenciales• F2(g) + 2e ↔ 2 F-

(ac) Eo

= 2,87 V

• ClO3-(ac) + 6 H+

(ac) + 6e ↔ Cl-(ac) + 3 H2O(l)

Eo

= 1,45 V

• HNO2(ac) + H+(ac)

+ 1e ↔ NO(g) + H2O(l) Eo

=

1,00 V

• Ag+(ac) + 1e ↔ Ag(S). Eo

= 0,80 V

• Zn2+(ac) + 2e ↔ Zn(S). Eo

= __ 0,76 V

• MnO4-(ac) + 8 H+

(ac) + 5e ↔ Mn2+

(ac) + 4 H2O(l)

Eo = 1,51 V

• Cu2+(ac) + 2e ↔ Cu(S). Eo

= 0,34 V

•

• a) Seleccione el mejor agente oxidante Explique el ¿Por qué? De su selección.

• b). Si usted deseara oxidar el ión cloruro (Cl-(ac)) a ión clorato

(ClO3-(ac)) en medio ácido, que especie química escogería de

las reportadas en la tabla. Explique

• c). Si usted tiene una disolución de iones plata ( Ag+(ac) ) y

deseara obtener la plata en estado sólido (Ag(S)) que especie química escogería para ello. Explique

• d) Será posible que una disolución de ácido nitroso (HNO2(ac) ) de concentración 1 mol / L oxide a una disolución de iones manganeso (Mn2+

(ac) ) a permanganato (MnO4-(ac) ).

Realice los cálculos necesarios

• f) Será posible que una disolución de iones plata (Ag+(ac) ) de

concentración 0,5 mol / L oxide una barra de cobre (Cu(S) ) introducida en su interior. Demuéstrelo con los cálculos correspondientes.

POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA

POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA• Definición:

La potenciometría es una técnica electroanalítica con la que se puede determinar la concentración de una

especie electroactiva en una disolución empleando un electrodo

de referencia y un electrodo indicador

• Objetivos:El objetivo de una medición

potenciométrica es obtener información acerca de la composición de una

disolución mediante el potencial que aparece entre dos electrodos.


• Ventajas

• Medidas simples de muestra.

• Bajo costo y manejo de personal

• Análisis Rápido, (minutos).

• Medida independiente del color o turbidez.

• Medidas en tiempo real, ´´in situ´´

• Facil repetibilidad.


Limitaciones Generales

• • Hay muchos iones para los cuales no existe un electrodo selectivo

• • La mayoría de los electrodos requiere calibración frecuente para usar en análisis cuantitativo preciso

• • Se requiere a menudo una muestra regulada para evitar la interferencia OH- / H+

• • Se deben tener en cuenta los efectos de la matriz

POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIAUsos Generales

• • Determinación cuantitativa selectiva de muchos iones inorgánicos y orgánicos en solución

• • Determinación de iones en un estado de oxidación específico dentro de una muestra

• • Determinación de constantes de estabilidad de complejos

• • Determinación de velocidades y mecanismos de reacción

• • Determinación cuantitativa de gases ácidos y básicos

• • Determinación cuantitativa de productos de reacción enzimáticos


Aplicaciones Comunes

• • Análisis de iones de procesos industriales batch o continuos

• • Determinación de monitoreo continuo de la calidad de aire y gases contaminantes

• • Determinación de electrolitos en fluidos fisiológicos para análisis clínicos

• • Desarrollo de biosensores basados en enzimas inmovilizadas y electrodos

• • Determinación de iones constituyentes en muestras de agricultura, medio ambiente y farmacia

• • Determinación de pH• • Determinación del punto final en titulaciones de ácidos,

bases y redóx.

Potenciometro InstrumentalPotenciometro Instrumental

Electrodo de referenciaElectrodo de referencia• Es conocido, constante y completamente

insensible a la composición de la solución en estudio. proporciona potenciales reproducibles y debe tener un potencial sin cambios con el paso de pequeñas corrientes

• comúnmente utilizados son: el Electrodo de Calomel y el Electrodo de Plata-Cloruro de Plata.

Electrodo de referencia calomelElectrodo de referencia calomel

|| Hg2Cl2 (saturado), KCl (xM) | Hg

Hg Cl ( )+ 2e ←→ 2 Hg ( )+ 2 Cl−

Electrodo de Plata-Cloruro de PlataElectrodo de Plata-Cloruro de Plata

• Consta de un electrodo de plata

• sumergido en una solución de cloruro de potasio saturada también de cloruro de plata:

• || AgCl (saturado), KCl (xM) | Ag

• La media reacción es

• AgCl (s)+ e === Ag (s)+ Cl


APLICACIONES CLINICAS

- Es el área de mayor uso de ESI.

- Analitos mas frecuentes : Ca, K, Na, H, Cl y gases disueltos como el CO2

- Para líquidos extracelulares puede hacerse una prueba in vitrio.

Electrodos indicadoresElectrodos indicadores• La aplicación de la ecuación de Nernst relaciona

el potencial del electrodo con• la concentración del catión.

• Respuesta depende de la concentración del analito. son de dos tipos fundamentales:

• metálicos y de membrana.

• Electrodos Indicadores Metálicos

• Electrodos de primera especie• Se utilizan para la cuantificación del catión

proveniente del metal del que está hecho el electrodo

Electrodos de Primera especieElectrodos de Primera especie

• Electrodo de tercera especie• Si se introduce una cantidad pequeña y constante de

mercurio(II) en una solución que contiene ion calcio y ion EDTA,

• Ca 2 + Y4 - ===¨ CaY� 2 –

•

• Indicadores para sistemas Redox

• Los electrodos construidos de platino u oro, sirven como electrodos

indicadores para sistemas

• de oxido – reducción.

Electrodos selectivos de Electrodos selectivos de membranamembrana

Electrodos Indicadores de MembranaElectrodos Indicadores de Membrana• Actualmente se han desarrollado electrodos

de membrana selectivos de iones (ISE) que permiten la cuantificación potenciométrica directa de varios iones, como por ejemplo, K+, Na+, Li+, F-, y Ca2+.

• A. Electrodos de membrana cristalina

• 1. Cristal simple (Ejemplo: LaF3 para determinar de F-)

• 2. Cristal policristalino o mezcla (Ejemplo: Ag2S para determinar S2- o Ag+)

• B. Electrodos de membrana no cristalina• 1. Vidrio (Ejemplo: vidrios al silicato para

determinar H+ y cationes monovalentes como

• Na+)

• 2. Líquida (Ejemplo: intercambiadores de iones líquidos para determinar Ca2+ytransportadores neutros para K+)

• 3. Líquido inmovilizado en polímero rígido (Ejemplo: matriz de PVC para determinar Ca2+, NO3-)

• Estos electrodos difieren en la composición física o química de la membrana

Electrodo indicadorElectrodo indicador

La celda contiene dos electrodos de referencia, independiente del pH; uno de estos electrodos de referencia es el electrodo internode plata/cloruro de plata, que es un componente del electrodo de vidrio pero que no es sensibleal pH.

• El esquema de la celda es el siguiente:

• SCE || [H3O+]=a1 | Membrana de vidrio | [H3O+]=a2 , [Cl-]=1,0 M , AgCl (sat) | Ag

• http://materias.fi.uba.ar/6305/download/Metodos%20Potenciometricos.pdf

• http://ocw.usal.es/ciencias-experimentales/analisis-aplicado-a-la-ingenieria-quimica

Valoraciones PotenciometricasValoraciones Potenciometricas

Determinar Pto final en Determinar Pto final en titulación Potenciometricatitulación Potenciometrica

Metodos conductimetricosMetodos conductimetricos• La conductividad es la habilidad de un

material de conducir cargas eléctricas de un lugar a otro. Cuando los responsables de este fenómeno se encuentran en fase líquida se denominan electrolitos.

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