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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
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CeldaCelda
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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
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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
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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
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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
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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
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• .- 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
•
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• 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.
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POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA
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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.
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POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA
• 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.
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POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA
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
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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
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POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA
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.
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Potenciometro InstrumentalPotenciometro Instrumental
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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.
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Electrodo de referencia calomelElectrodo de referencia calomel
|| Hg2Cl2 (saturado), KCl (xM) | Hg
Hg Cl ( )+ 2e ←→ 2 Hg ( )+ 2 Cl−
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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
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POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA
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.
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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
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Electrodos de Primera especieElectrodos de Primera especie
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• 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.
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Electrodos selectivos de Electrodos selectivos de membranamembrana
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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+)
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• 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
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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.
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POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA
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• 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
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POTENCIOMETRIAPOTENCIOMETRIA
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Valoraciones PotenciometricasValoraciones Potenciometricas
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Determinar Pto final en Determinar Pto final en titulación Potenciometricatitulación Potenciometrica
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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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