Potenciometría y conductimetría

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Potenciometría y conductimetría

  1. 1. Roberto Cervantes López 100615
  2. 2. Roberto Cervantes López 100615 1.1. POTENCIOMETRÍAPOTENCIOMETRÍA La potenciometría es una técnica electroanalítica con laLa potenciometría es una técnica electroanalítica con la que se puede determinar la concentración de unaque se puede determinar la concentración de una especie electroactiva en una disolución empleando unespecie electroactiva en una disolución empleando un electrodo de referencia (un electrodo con un potencialelectrodo de referencia (un electrodo con un potencial conocido y constante con el tiempo) y un electrodo deconocido y constante con el tiempo) y un electrodo de trabajo (un electrodo sensible a la especietrabajo (un electrodo sensible a la especie electroactiva) y un potenciómetro o dispositivo para laelectroactiva) y un potenciómetro o dispositivo para la medición del potencial.medición del potencial.
  3. 3. Roberto Cervantes López 100615
  4. 4. Roberto Cervantes López 100615 2. TIPOS DE ELECTRODOS2. TIPOS DE ELECTRODOS 2.1 ELECTRODOS DE REFERENCIA2.1 ELECTRODOS DE REFERENCIA Los electrodos de referencia tienen potencial de semi celda conocida,Los electrodos de referencia tienen potencial de semi celda conocida, constante y completamente insensible a la composición de la disoluciónconstante y completamente insensible a la composición de la disolución en estudio.en estudio. Los electrodos de referencia ideales tienen las siguientes características:Los electrodos de referencia ideales tienen las siguientes características: •Son reversibles y obedece a la ecuación de Nernst.Son reversibles y obedece a la ecuación de Nernst. •Presentan un potencial que es cosntante con el tiempo.Presentan un potencial que es cosntante con el tiempo. •Retorna su potencial original después de haber estado sometidos aRetorna su potencial original después de haber estado sometidos a corrientes pequeñas.corrientes pequeñas. •Presentan poca histéresis con ciclos de temperatura.Presentan poca histéresis con ciclos de temperatura.
  5. 5. Roberto Cervantes López 100615 a)a) Electrodo normal de HidrógenoElectrodo normal de Hidrógeno Un electrodo normal de hidrógeno, también llamado electrodo estándar deUn electrodo normal de hidrógeno, también llamado electrodo estándar de hidrógeno, es un electrodo redox que forma la base de la tabla estándar dehidrógeno, es un electrodo redox que forma la base de la tabla estándar de potenciales de electrodos. Su potencial absoluto se considera en 4.4potenciales de electrodos. Su potencial absoluto se considera en 4.4++ --0.02 V a0.02 V a 25°C, pero para realizar una base de comparación con cualquier otra reacción25°C, pero para realizar una base de comparación con cualquier otra reacción electrolítica, el potencial electrolítico del hidrógeno (E°) se fija como 0 en todaselectrolítica, el potencial electrolítico del hidrógeno (E°) se fija como 0 en todas las temperaturas.las temperaturas.
  6. 6. Roberto Cervantes López 100615 b) Electrodo de plata/Cloruro de plata.b) Electrodo de plata/Cloruro de plata. Está formado por un hilo de Ag sobre el cual se deposita AgCl,Está formado por un hilo de Ag sobre el cual se deposita AgCl, generalmente por vía electroquímica, en una solución de NaCl o KCl,generalmente por vía electroquímica, en una solución de NaCl o KCl, en la cual el hilo de Ag actúa como ánodo, como se muestra en laen la cual el hilo de Ag actúa como ánodo, como se muestra en la siguiente figura:siguiente figura:
  7. 7. Roberto Cervantes López 100615 c) Electrodo de Calomelanosc) Electrodo de Calomelanos El electrodo de calomelanos o electrodoEl electrodo de calomelanos o electrodo saturado de colomelanos (SCE por sussaturado de colomelanos (SCE por sus siglas en Inglés) es un electrodo desiglas en Inglés) es un electrodo de referencia basado en la reacción entrereferencia basado en la reacción entre mercurio cloruro de mercurio. La fasemercurio cloruro de mercurio. La fase acuosa en contacto con el mercurio y elacuosa en contacto con el mercurio y el cloruro de mercurio, Hg2Cl2,cloruro de mercurio, Hg2Cl2, “Calomelano”, es una disolución saturada“Calomelano”, es una disolución saturada de cloruro de potasio en agua. El electrodode cloruro de potasio en agua. El electrodo está normalmente conectado por medioestá normalmente conectado por medio de una porcelana porosa a la disolución ende una porcelana porosa a la disolución en la que está inmerso el otro electrodo. Estela que está inmerso el otro electrodo. Este material poroso actúa como un puentematerial poroso actúa como un puente salino.salino.
  8. 8. Roberto Cervantes López 100615 2.2 ELECTRODOS INDICADORES2.2 ELECTRODOS INDICADORES a.a. Electrodos metálicos de 1°, 2° y 3erElectrodos metálicos de 1°, 2° y 3er orden.orden. Los electrodos metálicos son alambres o placasLos electrodos metálicos son alambres o placas de un metal específico;de un metal específico; o De primer orden para cationes Ag, Cu, Hg,De primer orden para cationes Ag, Cu, Hg, Pb, Cd, que sirven para cuantificar losPb, Cd, que sirven para cuantificar los cationes del metal del que está constituido elcationes del metal del que está constituido el electrodo.electrodo. o De segundo orden para aniones Ag y Hg queDe segundo orden para aniones Ag y Hg que responden de forma indirecta a los anionesresponden de forma indirecta a los aniones que forman precipitados poco solubles oque forman precipitados poco solubles o complejos con su catión.complejos con su catión. o De tercer orden, para reacciones redox, Au yDe tercer orden, para reacciones redox, Au y Pt que son inertes y potenciales soloPt que son inertes y potenciales solo desarrollado por el sistema redox.desarrollado por el sistema redox.
  9. 9. Roberto Cervantes López 100615 b. Electrodos de Membranab. Electrodos de Membrana Consiste en medir el potencialConsiste en medir el potencial que se desarrolla a través deque se desarrolla a través de una delgada membrana deuna delgada membrana de vidrio que separa dosvidrio que separa dos soluciones con diferentesoluciones con diferente concentración de protones; aconcentración de protones; a este se le considera, desdeeste se le considera, desde hace muchos años, el métodohace muchos años, el método más preciso para la mediciónmás preciso para la medición del pH.del pH.
  10. 10. Roberto Cervantes López 100615 c. Electrodo de vidrio. Un electrodo de vidrio es un tipo de electrodo selectivo de iones formado por una membrana de vidrio dopado que es selectiva a un ion específico. d. Electrodo de estado sólido o precipitado. Tienen una membrana formada por un cristal inorgánico de una sal de muy baja solubilidad, uno de los más típicos es el fluoruro constituido por una sal de fluoruro de lantano, estos electrodos son fabricados para iones como el Cl- , Br, I- , SnC, Cn y S2
  11. 11. Roberto Cervantes López 100615 e. Electrodos de membrana líquida.e. Electrodos de membrana líquida. Este tipo de electrodos tienen una membrana porosa hidrofóbica, queEste tipo de electrodos tienen una membrana porosa hidrofóbica, que es atravesada por el analito. En el interior hay un electrodo dees atravesada por el analito. En el interior hay un electrodo de Ag/AgCl, cuyo potencial varía en función de la concentración delAg/AgCl, cuyo potencial varía en función de la concentración del analito que entra, permiten la determinación de Caanalito que entra, permiten la determinación de Ca++++ , Mg, Mg++++ , K, K++ , NO, NO33 -- , y, y hay un tipo especial de estos electrodos que permite el paso de gaseshay un tipo especial de estos electrodos que permite el paso de gases por la membrana porosa con lo que se puede medir la presión parcialpor la membrana porosa con lo que se puede medir la presión parcial como Ocomo O22, NH, NH33, CO, CO22.. f. Electrodos sensores de gases.f. Electrodos sensores de gases. Los electrodos sensores de gases utilizan una membrana permeable alLos electrodos sensores de gases utilizan una membrana permeable al gas. Cuentan con una capa amortiguadora delgada que atrapa elgas. Cuentan con una capa amortiguadora delgada que atrapa el analito en forma de gas y lo convierte en alguna otra especie iónicaanalito en forma de gas y lo convierte en alguna otra especie iónica
  12. 12. Roberto Cervantes López 100615 g) Electrodos enzimáticos y biomembranasg) Electrodos enzimáticos y biomembranas Los electrodos enzimáticos, tienen un mecanismo de “reacciónLos electrodos enzimáticos, tienen un mecanismo de “reacción doble”, una enzima que reacciona con una sustancia específica y eldoble”, una enzima que reacciona con una sustancia específica y el producto de esta reacción es detectada por un cierto electrodoproducto de esta reacción es detectada por un cierto electrodo selectivo de iones, tales como electrodos de pH selectivos. Todasselectivo de iones, tales como electrodos de pH selectivos. Todas estas reacciones se producen en el interior de una membranaestas reacciones se producen en el interior de una membrana especial que cubre al verdadero electrodo selectivo de iones, que esespecial que cubre al verdadero electrodo selectivo de iones, que es la razón por la que a los electrodos enzimáticos a veces se lesla razón por la que a los electrodos enzimáticos a veces se les considera como selectivos de iones.considera como selectivos de iones.
  13. 13. Roberto Cervantes López 100615 Los electrodos de biomembrana, o de membrana catalítica,Los electrodos de biomembrana, o de membrana catalítica, están formados por un electrodo selectivo de iones (ESI), oestán formados por un electrodo selectivo de iones (ESI), o un electrodo sensible a los gases en contacto con una capaun electrodo sensible a los gases en contacto con una capa fina de un material biocatalítico. El biocatalizador conviertefina de un material biocatalítico. El biocatalizador convierte el sustrato (analito) en un compuesto que puede serel sustrato (analito) en un compuesto que puede ser detectado por el electrodo. Los electrodos de este tipo sedetectado por el electrodo. Los electrodos de este tipo se conocen como biosensores.conocen como biosensores.
  14. 14. Roberto Cervantes López 100615 3. ECUACIÓN DE NERNST3. ECUACIÓN DE NERNST La ecuación de Nernst se usa para calcular el potencial de reducciónLa ecuación de Nernst se usa para calcular el potencial de reducción de un electrodo fuera de las condiciones estándar (concentración 1de un electrodo fuera de las condiciones estándar (concentración 1 M, presión de 1 Atm., temperatura de 298 K ó 25° C). Tiene suM, presión de 1 Atm., temperatura de 298 K ó 25° C). Tiene su nombre en honor al científico alemán Walther Nernst, que fue quiennombre en honor al científico alemán Walther Nernst, que fue quien la formuló en 1889.la formuló en 1889. Donde:Donde: E = potencial corregido del electrodo.E = potencial corregido del electrodo. EE00 = el potencial en condiciones estándar (los potenciales se encuentran= el potencial en condiciones estándar (los potenciales se encuentran tabuladostabulados para diferentes reacciones de reducción).para diferentes reacciones de reducción). n = la cantidad de mol de electrones que participan en la reacción.
  15. 15. Roberto Cervantes López 100615 3.1 POTENCIAL DE ELECTRODOS Y DE CELDA3.1 POTENCIAL DE ELECTRODOS Y DE CELDA Un electrodo de metal sumergido en un electrolito desarrolla unaUn electrodo de metal sumergido en un electrolito desarrolla una interfaz cargada, la estructura interfacial de la carga separada esinterfaz cargada, la estructura interfacial de la carga separada es conocida comúnmente como la capa doble eléctrica y se comportaconocida comúnmente como la capa doble eléctrica y se comporta como un capacitor cargado; a la diferencia de potencial que secomo un capacitor cargado; a la diferencia de potencial que se desarrolla en la interfaz del electrodo-electrolito que se presenta endesarrolla en la interfaz del electrodo-electrolito que se presenta en estas condiciones se le llama potencial de electrodoestas condiciones se le llama potencial de electrodo
  16. 16. Roberto Cervantes López 100615 Esto corresponde al establecimiento de un equilibrio de la reacción de ionizaciónEsto corresponde al establecimiento de un equilibrio de la reacción de ionización del metal y de la reacción de su recombinación con los electrones como se muestradel metal y de la reacción de su recombinación con los electrones como se muestra algebraicamente a continuación:algebraicamente a continuación: Ya que una celda electroquímica tiene dos electrodos y cada uno de los electrodosYa que una celda electroquímica tiene dos electrodos y cada uno de los electrodos tiene su propio potencial que se desarrolla en la interfase electrodo-electrolitotiene su propio potencial que se desarrolla en la interfase electrodo-electrolito entonces, este potencial es un potencial de electrodo simple o potencial de mediaentonces, este potencial es un potencial de electrodo simple o potencial de media celda y la suma algebraica de estos dos potenciales constituyen el potencial de lacelda y la suma algebraica de estos dos potenciales constituyen el potencial de la celda que se puede concretar como:celda que se puede concretar como: DondeDonde EE es el potencial de la celda yes el potencial de la celda y EE11 yy EE22 son los potenciales de electrodoson los potenciales de electrodo simplesimple
  17. 17. Roberto Cervantes López 100615 RELACIÓN ENTRE E° CÉLULA Y AGRELACIÓN ENTRE E° CÉLULA Y AG Cuando los reactivos se encuentran en una relación reducción-oxidación enCuando los reactivos se encuentran en una relación reducción-oxidación en donde:donde: (Red)/(Ox) = 1, y su logaritmo es cero, entonces E es igual a la constante de la(Red)/(Ox) = 1, y su logaritmo es cero, entonces E es igual a la constante de la ecuación de Nernst; la constante, que se designa con el símbolo Eecuación de Nernst; la constante, que se designa con el símbolo E00 , es el, es el potencial normal de la semicélula.potencial normal de la semicélula. La relación entre AGLa relación entre AG°° y el potencial normal de la célula Ey el potencial normal de la célula E°° célula para unacélula para una reacción redox se puede expresar en la siguiente ecuación:reacción redox se puede expresar en la siguiente ecuación: AGAG°° = -nFE= -nFE°° célulacélula Se puede considerar que AGSe puede considerar que AG°° es el máximo trabajo eléctrico con signo negativoes el máximo trabajo eléctrico con signo negativo que se puede generar como consecuencia de una reacción redox.que se puede generar como consecuencia de una reacción redox. En esta ecuaciónEn esta ecuación n = número de moles de en = número de moles de e-- transferidos en el proceso ytransferidos en el proceso y
  18. 18. Roberto Cervantes López 100615 La conductimetríaLa conductimetría es un método analítico que sees un método analítico que se basa en la medición de la conductancia.basa en la medición de la conductancia. La conductancia eléctrica, G o L,La conductancia eléctrica, G o L, es la propiedad de transportar,es la propiedad de transportar, mover o desplazar uno más electrones en su cuerpo, es decir, lamover o desplazar uno más electrones en su cuerpo, es decir, la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica.conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica.
  19. 19. Roberto Cervantes López 100615 La conductancia eléctrica, G,La conductancia eléctrica, G, es la propiedad de transportar, moveres la propiedad de transportar, mover o desplazar uno más electrones en su cuerpo, es decir, lao desplazar uno más electrones en su cuerpo, es decir, la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica, laconductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica, la que se puede plasmar matemáticamente de la siguiente manera:que se puede plasmar matemáticamente de la siguiente manera: L = G = 1/R = I/VL = G = 1/R = I/V Donde:Donde: G ó L es la conductancia (del Inglés Gate).G ó L es la conductancia (del Inglés Gate). R es la resistencia en ohmios,R es la resistencia en ohmios, I es la corriente en amperios yI es la corriente en amperios y V es el voltaje en voltios.V es el voltaje en voltios.
  20. 20. Roberto Cervantes López 100615 Las aplicaciones conductimétricas se utilizan principalmente paraLas aplicaciones conductimétricas se utilizan principalmente para determinar:determinar: a.a.La contaminación en ríos y corrientes.La contaminación en ríos y corrientes. b.b.El contenido de sales en sistemas de calderas.El contenido de sales en sistemas de calderas. c.c.La concentración de líquidos en el efluente de una columna deLa concentración de líquidos en el efluente de una columna de cromatografía de líquidos analítica.cromatografía de líquidos analítica. d.d.Las concentraciones de ácidos en soluciones que se emplean enLas concentraciones de ácidos en soluciones que se emplean en procesos industriales.procesos industriales. e.e.La concentración de un fertilizante líquido conforme se aplicaLa concentración de un fertilizante líquido conforme se aplica dicho fertilizante.dicho fertilizante. f.f.Los puntos finales de titulaciones en donde la concentración deLos puntos finales de titulaciones en donde la concentración de iones del analito o del titulante se modifica.iones del analito o del titulante se modifica.
  21. 21. Roberto Cervantes López 100615 BIBLIOGRAFÍA 1.Wikipedia (2013). Potenciometría. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Potenciometr%C3%ADa 2.UNIVIM. (2015). Unidad 1; Potenciometría y conductimetría. Recuperado de www.edu.mex del apartado http://187.191.79.239/campus/licenciaturas- desarrollo/course/view.php?id=321&section=4 3.Wikipedia. (2015). Electrodo estándar de hidrógeno. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Electrodo_est%C3%A1ndar_de_hidr%C3%B3geno 4.Wikipedia. (2013) Electrodos de calomelanos. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Electrodo_de_calomelanos 5.Wikipedia. (2015). Electrodo de vidrio. Recuperado de http://es.wikipediaorg/wiki/Electrodo_de_vidrio 6.Brunatti, Carlos; De Napoli, Hernán. (2015). Titulaciones conductimétricas. Recuperado de www.univim.edu.mx del apartado http://187.191.79.239/campus/licenciaturas- desarrollo/mod/folder/view.php?id=8080
  22. 22. Roberto Cervantes López 100615 FINFIN

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