Transcript Potenciometría - Web del Profesor

Métodos 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
Celda
Reacciones 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-
E0=1,1 v
Zn+2 (ac) + Cu (s) + 2e-
Potenciales 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
•
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•
•
H+|H2 (Pt) 2H+ + 2e- = H2
0,000
Sn4+,Sn2+|Pt Sn4+ + 2e- = Sn2+ +0,150
Cu2+,Cu+|Pt Cu2+ + e- = Cu+ +0,153
Cu+|Cu
Cu+ + e- = Cu
+0,520
I-|I2 (Pt) I2 + 2e- = 2I+0,535
Au+|Au Au+ + e- = Au+1,691
Pb4+, Pb2+|Pt Pb4+ + 2e- = Pb2+ +1,693
Co3+, Co2+|Pt Co3+ + e- = Co2+ +1,808
F- | F2 (Pt) F2 + 2e- = 2F+2,865
Balancear 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 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.
POTENCIOMETRIA
POTENCIOMETRIA
• 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.
POTENCIOMETRIA
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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.
POTENCIOMETRIA
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
POTENCIOMETRIA
Usos 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
POTENCIOMETRIA
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 Instrumental
Electrodo 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 calomel
|| Hg2Cl2 (saturado), KCl (xM) | Hg
Hg Cl ( )+ 2e ←→ 2 Hg ( )+ 2 Cl−
Electrodo 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
POTENCIOMETRIA
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 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 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 - •
===¨ CaY2 –
•
•
Indicadores para sistemas Redox
•
Los electrodos construidos de platino u oro, sirven como
electrodos indicadores para sistemas
de oxido – reducción.
•
Electrodos selectivos de
membrana
Electrodos 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 indicador
La celda contiene dos
electrodos de referencia,
independiente del pH;
uno de estos electrodos
de referencia es el
electrodo interno
de plata/cloruro de plata,
que es un componente
del electrodo de vidrio
pero que no es sensible
al pH.
POTENCIOMETRIA
• 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/Me
todos%20Potenciometricos.pdf
• http://ocw.usal.es/cienciasexperimentales/analisis-aplicado-a-laingenieria-quimica
POTENCIOMETRIA
Valoraciones Potenciometricas
Determinar Pto final en
titulación Potenciometrica
Metodos 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.