TÉCNICAS DE MUESTREO, ANÁLISIS E INTERPRET INTERPRETACIÓN ACIÓN DE DATOS
Ingeniería Ambiental
Problema
Elección del método analítico
Toma de muestra
Tratamiento de la muestra
Proceso de medida
Tratamiento de los datos
Valoración de los resultados
Informe y conclusiones
UNIDAD Nº4
TÉCNICAS ELECTROANALÍTICAS ELECTROANALÍTICAS
Celda Electroquímica (Celda Galvánica) Cátodo (+): Reducción {Ag+(aq) + e- → Ag(s) Ánodo (-): Oxidación {Cu(s) → Cu+2(aq) + 2eCeldas Galvánicas Celdas Electrolítica
Reacción Espontánea Reacción No Espontánea
Entrega E Consume E
Ánodo (-)
Cátodo (+)
Cu | Cu+2 (0,1M) || Ag+ (0,2M) | Ag
Los − son los portadores de carga en los electrodos y el circuito externo.
Cu | CuSO4 (0,1M) || AgNO3(0,2M) | Ag Cu(s) + 2Ag+(aq) → Cu+2(aq) + 2Ag(s)
El flujo de carga entre la solución y los electrodos se da por reacción química, ya sea por una reacción de oxidación (ánodo) o de reducción (cátodo). Los son los portadores de carga entre los electrodos
Δ =
= – = á á
HBr(aq) ↔ H+(aq) + Br-(aq) =
∗
Δ = Δ0
Δ0 = ℱ0 = =
0
ℱ
ℱ = ℱ0 = 0 ℱ es la Constante de Faraday, correspondiente
a la carga de un mol de electrones (96500C).
0,0592
Niveles de energía y energía libre de Gibbs Energía Espontaneidad
Reacción Directa
Reacción Inversa
∆º = º
Si ∆ > 0 El proceso no es espontaneo. Si ∆ < 0 El proceso es espontaneo
Reacción Directa
Reacción Inversa
Ejercicio: Escriba la ecuación de Nerst para las siguientes reacciones + () 2 − ⇄ ()
+3 () ⇄ + () −
2 + () 2 − ⇄ ()
− () 5 − 8+ () ⇄ + 4
() − ⇄ () − ()
Los potenciales de electrodo se definen como potenciales de celda para una celda que se compone del electrodo en cuestión actuando como cátodo y del electrodo estándar de hidrogeno actuando como ánodo.
El potencial estándar de electrodo es una constante física que proporciona una descripción cuantitativa de la fuerza impulsora relativa (respecto del electrodo de referencia, ENH ) de una reacción de semicelda. El potencial de electrodo depende de la temperatura. Por convención los potenciales estándar se refieren respecto del electrodo normal de hidrogeno (ENH ) al cual se asigna el valor de potencial cero. El potencial es una medida de la fuerza impulsora por lo que no es dependiente de la manera que se utilice para expresar simbólicamente el proceso.
Pt, H2(p=1atm) | H+(a=1)
= =
Resistencia en los conductores
Sobrepotenciales • transferencia de carga (que involucra
la reacción de ox. o de red.) • transferencia de masa hacia y desde el electrodo. • reacciones químicas anteriores o posteriores a la transferencia de carga. • “fenómenos de superficie” que incluyen fenómenos de formación o ruptura de una red cristalina, formación de óxidos, adsorciones, formación de burbujas en desprendimientos de un gas.
=
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 (un electrodo con un potencial conocido y constante con el tiempo) y un electrodo de trabajo (un electrodo sensible a la especie electroactiva) y un potenciómetro (dispositivo para la medida de potencial). Especie Electroactiva: es una sustancia que pueden aceptar o donar electrones a un electrodo. Electrodo Indicador: es aquel que desarrolla un potencial cuya magnitud depende de la actividad de una o mas especies en contacto con el electrodo.
Eletrodo de Referencia: es aquel que es capaz de mantener contante su potencial y es frente al cual se mide el potencial de una media celda.
• = 0,771– 0.0592 log
− = 0,222– 0,0592 log = •
El electrodo de Pt es el electrodo indicador o electrodo de trabajo .
•
Electrodo de Ag-AgCl: es el electrodo de referencia electrodo de referencia.
ELECTRODO DE REFERENCIA
Un buen electrodo de referencia requiere de varias propiedades:
Debe ser relativamente fácil de construir a partir de materiales y productos químicos ordinarios que se encuentren en el laboratorio.
Los potenciales deben ser constantes, incluso después de un almacenaje prolongado.
El electrodo debe mantener constante su potencial al paso de pequeñas corrientes durante algún tiempo.
ELECTRODOS DE REFERENCIA Electrodo de Referencia Ag-AgCl
Electrodo de Calomel
MEDICIONES DE VOLTAJE FRENTE A DIFERENTES ELECTRODOS DE REFERENCIA
Ejercicio: si un electrodo tiene un potencial de −0,461V respecto al electrodo de calomel, ¿cuál es su potencial respecto al electrodo de AgAgCl? ¿Cuál debiera ser su potencial respecto del electrodo normal de hidrógeno?
ELECTRODOS INDICADORES CLASIFICACION 1. Electrodos de Primera Clase (Me-Me n+) Ejemplo: electrodo de Cu, Cu+2(aq) + 2e- ↔ Cu(s) Eind = E°Cu - (0,00592 pCu+2/2) 2. Electrodos de Segunda Clase (Me-anión con el cual forma precipitado o complejo estable) Ejemplo: electrodo de Cl -, AgCl(s) + e- ↔ Ag(s) + Cl-(aq) E° = 0,222V Eind= 0,222 + 0,00592 pCl 3. Electrodos de Tercera Clase (Me-Catión de otro Me): Un ejemplo de este tipo de electrodos los constituye el electrodo de 4. Electrodos Indicadores Redox Metálicos (Ag, Au, Pt, etc) quienes solo brindan una superficie para el proceso faradaico como catalizadores del proceso de óxido-reducción
COMO FUNCIONA UN ELECTRODO DE ION SELECTIVO
Responde selectivamente a un ion.
No involucra procesos RedOx.
Cuenta con una membrana delgada capaz de interactuar solamente con el ion de interés.
La diferencia de potencial medida a traves de la membrana se obtiene mediante el uso de dos electrodos de referencia distintos.
ELECTRODOS DE VIDRIO El electrodo de vidrio es el electrodo de ión selectivo mas común. Una combinación típica consisten en la incorporación de un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia en un solo cuerpo. En la imagen se muestra un electrodo de vidrio sumergido en una solucion de pH desconocido, de manera que el bulbo de vidrio poroso quede inmerso en la solucion. Los dos electrodos de AgAgCl miden el voltaje a traves de la membrana. Membrana de vidrio Ag(s)|AgCl(s)|Cl(ac)||H+(ac,fuera), H+(ac,interior),Cl(ac)|AgCl(s)|Ag(s) Electrodo de referencia externo
Electrodo de referencia interno
CONDUCTIMETRÍA La conductimetría es una técnica instrumental que tiene como objeto determinar la conductividad de las disoluciones de las sustancias llamadas electrolitos , las cuales se caracterizan por ser conductoras de la electricidad y por presentarse en las mismas el fenómeno de la ionización. La conductividad eléctrica: es un fenómeno de transporte en el cual la carga eléctrica (en forma de electrones o iones) se mueve a través de un sistema. La conductividad electrolítica: es una medida de la capacidad de una solución para transportar cargas eléctricas y por lo tanto de permitir el paso de una corriente eléctrica mediante el fenómeno de migración (transporte de masa por gradiente de campo eléctrico). La velocidad de movimiento de las cargas (movilidad) depende del tamaño del portador de carga, la carga del portador, la viscosidad del medio y la magnitud del gradiente de campo.
CONDUCTIVIDAD EN UN CONDUCTOR
=
=
= ()
CONDUCTIVIDAD EN SOLUCIONES Conductividad Molar:
Conductividad Equivalente:
Λ = 1000 Λ = 1000
CONDUCTIVIDAD EN SOLUCIONES
TITULACION CONDUCTIMETRICA
