Potenciometria

Química área industrial
Química analítica

2.3 Potenciometría

La química electroanalítica abarca un grupo de métodos analíticos cuantitativos basados en las propiedades eléctricas de una disolución de analito cuando forma parte de una celda electroquímica.

Los métodos electroanalíticos se caracterizan por su gran exactitud y precisión, si bien, en la mayoría de los casos, son técnicaslentas que además requieren de buenos conocimientos de Físico-Química para poder obtener parámetros físico-químicos, a partir de medidas más sencillas que las implementadas por otras técnicas.

Los elementos de la electroquímica

La oxidación es la pérdida de electrones por parte de una especie, mientras que la reducción es la ganancia de electrones. Una reacción de oxidación-reducción esaquella en la que se transfieren electrones de un reactivo a otro.

Celda electroquímica
Una celda electroquímica de corriente continua es un dispositivo capaz de obtener energía eléctrica a partir de reacciones químicas o bien de producir reacciones químicas a través de la introducción de energía eléctrica. Consta de dos conductores eléctricos llamados electrodos, cada uno sumergido en unadisolución adecuada de electrólito.

Figura 1. Celda electroquímica sencilla

Consiste en dos electrodos uno de zinc y otro de cobre, sumergidos en sus respectivas disoluciones de sulfato (el electrodo de Zinc sumergido en una disolución de sulfato de Zinc y el de cobre en una de sulfato de cobre). Ambas disoluciones se unen por un puente salino, que consiste en un tubo relleno de una disoluciónsaturada de cloruro de potasio (se puede emplear otro electrólito). Los extremos del tubo se tapan con unos tapones porosos que permiten el paso de iones pero no de líquido. De esta forma, a través del puente se mantiene el contacto eléctrico entre las dos celdas a la vez que permanecen aisladas la una de la otra.

Celdas galvánicas y electrolíticas

Las celdas galvánicas son aquellas que funcionande forma que producen energía y las reacciones en los dos electrodos tienden a transmitir espontáneamente produciendo un flujo de electrones desde el ánodo hasta el cátodo.
En las celdas galvánicas se origina inicialmente una diferencia de potencial que disminuye a medida que transcurre la reacción, de tal modo que cuando se alcanza el equilibrio este potencial se hace cero.

E total = E Cátodo- E Ánodo

Las celdas electrolíticas son, por el contrario, aquellas que consumen energía eléctrica, o lo que es lo mismo, necesitan una fuente de energía eléctrica externa.

Uniones líquidas
Se denomina unión líquida a la interfase que contiene electrolitos diferentes o bien un mismo electrolito pero de diferente concentración.

Representación esquemática de las celdas electroquímicasPor convenio se ha decidido que en la representación de las celdas el ánodo y la información de la disolución con la cual está en contacto se colocan a la izquierda. La información del cátodo a la derecha y ambos separados por dos rayas verticales que representan los límites entre fases a través de las cuales se desarrolla una diferencia de potencial.

Ánodo | Electrólito del ánodo || Electrólitodel cátodo | Cátodo

Así, las celdas representadas hasta ahora se esquematizarían de la siguiente forma:

Zn | ZnSO4 | | CuSO4 | Cu

Potenciales en las celdas electroquímicas
El potencial de una celda( Ecel )es una medida de la diferencia de energía electrónica entre los dos electrodos. La energía electrónica de cada electrodo está relacionada con la fuerza con la que se produce la reacciónen la interfase electrodo - disolución. La unidad en la que se mide es el voltio.

La ecuación de Nernst es útil para hallar el potencial de reducción en los electrodos en condiciones diferentes a los estándares.

En donde:
E0= potencial estándar de electrodo
R= constante de los gases (8.314 J/kmol)
T= temperatura (K)
n= número de moles de electrones que aparecen en la semirreacción...