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Dannuza D. Cavalcante
Julho, 2013
POTENCIOMETRIA
CONTEÚDO
1. Introdução a Eletroanalítica
2. Potenciometria
2.1. Características e Classificação
2.2. Princípios de Medidas
2.3. Potencial de Junção Líquida
2.4. Eletrodos de Referência
2.5. Eletrodos Indicadores
3. Eletrodos Indicadores Seletivos á Íons
3.1. Eletrodos de membrana cristalina
3.2. Eletrodos de membrana Líquida
3.3. Eletrodos Compostos
3.4. Eletrodos Indicadores Tipo Transistores de Campo Íon-Seletivos
3.5. Interferências e fontes de erro
4. Aplicações
5. Considerações Finais
A Química Analítica envolve separação, identificação, e determinação das quantidades relativas aos componentes de determinada amostra.
“A Química Analítica é a arte de reconhecer diferentes substâncias e determinar seus constituintes”. Wilhelm Ostwald, 1894.
Analítica Qualitativa: revela a identidade química das espécies presentes na amostra.
Analítica Quantitativa: estabelece a quantidade de uma ou mais espécie (analito) em termos numéricos.
QUÍMICA ANALÍTICA
Introdução: Classificação dos
Métodos de Análise
Análise Química
Métodos InstrumentaisMétodos Clássicos(Via úmida)
Gravimetria VolumetriaMétodosÓticos
MétodosEletroanalíticos
Métodosde Separação
Introdução á Química Eletroanalítica
Eletroquímica:
Medida de sinais elétricos decorrentes de sistemas químicos em células eletroquímicas.
Química eletroanalítica:
Usa a eletroquímica para efeitos analíticos.
Classificação dos Métodos Eletroanalíticos
Potenciometria
Condutometria
Voltametria, polarografia
Coulometria
TÉCNICA PROPRIEDADE FÍSICA
Potencial elétrico
Condutância elétrica
Corrente de difusão
Quantidade de eletricidade
Métodos Eletroanalíticos: S = f(C)analito, sendo “S” um sinal elétrico.
VANTAGENS DAS TÉCNICAS ELETROANALÍTICAS
Limites de detecção baixos
Resposta dinâmica em largas faixa de
concentração
Determinação rápida de concentrações iônicas
elevadas
Volumes de amostra reduzidos
Econômicas
Medidas in vivo
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Reação Redox: envolve a transferência de
elétrons de uma espécie para outra. Uma espécie
é considerada oxidada (agente redutor) quando
perde elétrons e reduzida (agente oxidante)
quando ganha elétrons.
Células Eletroquímicas
- Necessitam de dois condutores chamados
eletrodos, cada um imerso em uma célula
eletrolítica. Para manter separadas as soluções
eletrolíticas utiliza-se uma ponte salina.
Cátodo: eletrodo no qual ocorre a redução.
Ânodo: eletrodo no qual ocorre a oxidação.
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Reações catódicas típicas
Ag+(aq)
+ e- Ag(s)
Fe3+(aq) + e- Fe2+
(aq)
NO3-(aq)
+ OH- + e- NH+4 + 3H2O
Reações anódicas típicas
Cu(s) + Cu2+(aq) + 2e-
2Cl-(aq) Cl2(g) + 2e-
Fe2+ (aq)
Fe3+ (aq)
+ e-
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Célula Galvânica: operam espontaneamente,
produzindo um fluxo de elétrons do ânodo para o
cátodo através de um condutor externo.
Célula Eletrolítica: requer uma fonte de energia
para sua operação. A direção da corrente é inversa
àquela da célula galvânica.
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Tipos de Células Eletroquímicas
Célula Reversível: a direção da reação
eletroquímica é invertida quando se altera a direção
do fluxo de elétrons.
Célula Irreversível: a mudança da corrente
provoca a ocorrência de uma semi-reação
totalmente diferente em um ou ambos eletrodos.
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Tipos de Células Eletroquímicas
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Exemplo de Célula Galvânica: Pilha de Daniel
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Pilha de Daniel: após certo tempo de funcionamento
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Pilha de Daniel: ânodo
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-
Ânodo: é o pólo negativo, onde ocorre oxidação (perda de elétrons).
Semi-reação de oxidação:
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Pilha de Daniel: cátodo
Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)
Semi-reação de redução:
Cátodo: é o pólo positivo, onde ocorre redução (recebimento de elétrons).
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Pilha de Daniel: equação global
Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)Cátodo:
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-Ânodo:
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+
(aq) + Cu(s)Reação global:
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Representação Esquemática das Células Eletroquímicas
Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu
Ânodo
(pólo negativo)
Cátodo
(pólo positivo)
Ponte Salina
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Qual a finalidade da ponte salina?
A finalidade da ponte salina é impedir que as soluções se misturem e, através de uma corrente iônica, mantê-las eletricamente neutras.
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Potencial de Redução e Oxidação
Em uma célula eletroquímica, a espécie que apresenta maior potencial de redução (Ered) sofre redução e, portanto, a outra espécie, de maior potencial de oxidação (Eoxi), sofre oxidação.
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Potencial Padrão da Célula Eletroquímica
O Eo corresponde à diferença entre os potenciais de redução ou de oxidação das espécies envolvidas em condição padrão*.
*Condição padrão: espécies com concentração 1 molar e possíveis gases envolvidos com pressão de 1 atmosfera a 25 oC
Eo = Eocátodo – Eo
ânodo
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
O Eletrodo Padrão de Hidrogênio (EPH)
Convenção dos potenciais
EoH+(aq) , H2(g) = 0Potencial de redução
EoH2(g) , H+(aq) = 0Potencial de oxidação
Fácil construção, reversível e reprodutível.
Usado como meia célula de referência.
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Medidas do Potencial Padrão de Eletrodo
Célula de zinco e hidrogênio
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Medidas do Potencial Padrão de Eletrodo
Célula de cobre e hidrogênio
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos BásicosTabela de Potenciais
O Eoxi é numericamente igual ao Ered; porém, com sinal contrário.
Os melhores agentes oxidantes são aqueles que apresentam maior potencial de redução.
Os melhores agentes redutores são aqueles que apresentam maior potencial de oxidação.
semi-reação E° (V)
Fe2+ + 2e- Fe -0,44
Mg2+ + 2e- Mg -2,37
Zn2+ + 2e- Zn -0,76
Pb2+ + 2e- Pb -0,13
Cu2+ + 2e- Cu +0,15
Métodos Eletroanálicos: Fundamentos e Conceitos Básicos
Potencial da Célula Eletrolítica
Pilha de Daniel
EredZn = - 0,76 V Ered
Cu = + 0,34 V
Eo = (EoCu(II) (aq) , Cu(s)) - (Eo
Zn(II) (aq) , Zn(s))
Eo = ( + 0,34 V) - ( - 0,76 V)
Eo = + 1,10 V
Equação de Nerst
Expressa a força motriz para uma reação. Para a
semi-reação: aA + né bB
Equação de Nerst: aA
bB
A
B
nF
RTEE ln0
Eo = potencial padrão de redução
R = constante dos gases
T = temperatura
n = número de elétrons na semi-reação
F = constante de Faraday
Ai = atividade da espécie
Walther Hermann Nernst (1864-1941)físico-químico alemão; recebeu o Nobel em química (1920), por suas inúmeras contri-buições no campo da termodinâmica
][ifai atividadedeecoeficientf
ideãoconcentraçi
atividadea
][
2/3
26
)(
..10823,1log
DT
zfi
acZ
atemperaturT
dielétricaconstD
iônicaforça
arg
.
2
2
1Ci
aci
íonsdosconcentC
arg
.
• Para soluções muito diluídas f tende 1, ou seja, a atividade de um soluto é igual a sua concentração molar.
• A atividade de um sólido é igual a 1.
Atividade: é a concentração efetiva de um íon em
solução.
Equação de Nerst
Equação de Nerst a 25 oC simplificada:
a
b
oxid
red
nEE
][
][log
05916,00
Equação de Nerst
Uma pilha produz eletricidade porque a reação não está em equilíbrio. Quando E = 0, as substâncias químicas entraram em equilíbrio.
EQUILÍ BRIOEQUILÍ BRIO
Eo e a Constante de Equilíbrio
Fe3+ + e- Fe2+, Eo = +0,771 VI3
- + 2e- 3I-, Eo = +0,536 V
Com base na tabela de potencias padrão de eletrodo, quais espécies predominam se misturarmos uma solução de Fe3+ com uma solução de iodeto?
Skoog - Color Plate 15
Ag+ + e- Ag0, Eo = +0,779 V
Zn2+ + 2e- Zn0, Eo = -0,763 V
Com base na tabela de potencias padrão de eletrodo, quais espécies predominam se misturarmos uma solução de Ag+ com zinco metálico?
2 Ag+ + Zn0 2 Ag0 + Zn2+
Com base na tabela de potencias padrão de eletrodo, quais espécies predominam se misturarmos uma solução de Zn2+ com prata metálica?
Ag0 + Zn2+ não ocorre espontaneamente
Considerando as semi-reações:
aA + né cC E+o
dD + né bB E-o
d
b
a
c
D
B
nE
A
C
nEEEE
][
][log
05916,0
][
][log
05916,0 00
Qn
EBA
DC
nEEE
ba
dc
log05916,0
][][
][][log
05916,0 000
E0 Q
Eo e a Constante de Equilíbrio
Kn
E log05916,00
05916,0
0
10nE
K
Quando a pilha está em equilíbrio E= 0 e Q= K, então:
Eo e a Constante de Equilíbrio
POTENCIOMETRIA
Baseia-se na medida do potencial de células
eletroquímicas.
Determinação de íons em um estado de
oxidação específico em uma amostra.
Determinação de constante de estabilidade,
mecanismos e velocidades de reações.
Determinação quantitativa de gases.
POTENCIOMETRIA - TIPOS
Potenciometria Direta
Comparação do potencial desenvolvido na célula
quando o eletrodo indicador é imerso na solução do
analito, com o seu potencial quando imerso em uma ou
mais soluções padrões de concentrações conhecidas
do analito.
- Método de calibração dos eletrodos.
- Método da adição de padrão
POTENCIOMETRIA - TIPOS
Titulações Potenciométricas
Envolve medidas do potencial de um eletrodo indicador
adequado em função do volume do titulante.
Úteis em titulações que envolvem soluções coloridas ou
turvas.
Possibilidade de automação.
Desvantagem: demandam mais tempo que as titulações
envolvendo indicadores.
Não são dependentes da medida de valores absolutos
de potencial.
POTENCIOMETRIA - TIPOS
Titulações Potenciométricas
Medida do registro do potencial
após cada adição do reagente
POTENCIOMETRIA
O uso de eletrodos para medir potenciais que produzem informações químicas é chamado potenciometria.
Na potenciometria, os constituintes em análise participam da química de uma célula galvânica.
Uso de eletrodo de referência e eletrodo indicador.
Princípios de medidas
POTENCIOMETRIA
Sendo uma solução contendo uma espécie eletroativa (analito) cuja atividade (concentração) deseja-se medir, a espécie eletroativa pode doar ou receber elétrons de um eletrodo. Este eletrodo que responde diretamente ao constituinte é chamado de eletrodo indicador.
Conectado ao eletrodo indicador deve-se ter uma
segunda semi-pilha de composição fixa (potencial
constante): eletrodo de referência.
Princípios de medidas
POTENCIOMETRIA
Princípios de medidas
eletrodo de referência I ponte salina I solução do analito I eletrodo indicador
Eref Ej Eind
Eref
EjEindicador
Quantidade Medida: potencial (V)
Base: Equação de Nerst
Ecélula = Eindicador – Eref + Ej
Potencial de Junção Líquida
Se desenvolve na interface entre duas soluções que tenham composições diferentes:
HCl 1,00 mol L-1 HCl 0,01 mol L-1
H+
H+
H+Cl-
Cl-
Cl- Cl-H+
H+
Cl-
Ej- +
HCl 1,00 mol L-1 HCl 0,01 mol L-1
H+
H+
H+Cl-
Cl-
Cl- Cl-H+
H+
Cl-
Ej- +
HCl 1,00 mol L-1 HCl 0,01 mol L-1
H+H+
H+H+
H+H+Cl-Cl-
Cl-Cl-
Cl-Cl- Cl-Cl-H+H+
H+H+
Cl-Cl-
Ej- +EjEj- +
Se desenvolve na interface entre duas soluções que tenham composições diferentes:
Porcelana Porosa
ÁguaCl-K+Cl-
K+
Soluçãode KCl
Ej
Porcelana Porosa
ÁguaCl-K+Cl-
K+
Soluçãode KCl
Ej
Porcelana Porosa
ÁguaCl-K+Cl-
K+
Soluçãode KCl
Porcelana Porosa
ÁguaCl-K+Cl-
K+ Cl-Cl-K+K+Cl-Cl-
K+K+
Soluçãode KClSoluçãode KCl
Ej
Potencial de Junção Líquida
Preparação e manutenção simples;
O potencial do eletrodo deve ser conhecido,
reprodutível e estável com o tempo.
Seja reversível e tenha resposta nerstiana.
Insensível perante a composição da solução do
analito.
Requisitos desejados
Eletrodos de Referência
Prata/cloreto de prata
Ag | AgCl(saturado), KCl (x mol L-1) ||
Semi-reação do eletrodo na meia-célula:
AgCl(s) + ē ⇋ Ag(s) + Cl-
Eletrodos de Referência
Prata/cloreto de prata
Eletrodos de Referência
Eletrodo de Referência de Calomelano
Hg | Hg2Cl2(saturado), KCl (x mol L-1) ||
• 0,1 mol L-1
• 1,0 mol L-1
• ≈4,6 mol L-1 (saturada)
Hg2Cl2(s) + 2ē 2Hg(⇋ l) + 2Cl-(aq)
Reação do eletrodo na meia-célula
ECS Mais utilizado porque
pode ser facilmente preparado
Desvantagem Mais
dependente da T.
Eletrodos de Referência
Eletrodo de Referência de Calomelano
Um eletrodo de calomelano saturado
com KCl é chamado de eletrodo de
calomelano saturado (E.C.S.).
O potencial padrão (Eo) para a
reação é +0,268 V. Se a pilha é
saturada com KCl a 25oC, a atividade
do Cl- é tal que o potencial é +0,241V.
Eletrodos de Referência
Eletrodos Indicadores
Respostas rápidas e reprodutível a variações na
atividade (concentração) da espécie em estudo.
Resposta Nernstiana.
Baixo efeito de memória.
Requisitos Desejados
Tipos
Eletrodos Metálicos: desenvolvem um potencial elétrico em
resposta a uma reação redox na superfície do metal. São
sensíveis à variação da atividade das espécies iônicas.
Eletrodos de Membrana (íon-seletivos): baseiam-se na
migração seletiva de íons através da membrana do eletrodo
gerando um potencial elétrico.
Baseados em transistores de efeito de campo íons-
seletivos (ISFETS)
Eletrodos Indicadores
Eletrodos Indicadores Metálicos
Classificação
Primeiro Tipo
Segundo Tipo
Redox Inerte
Eletrodos
Metálicos
O eletrodo puro em equilíbrio direto com seu cátion
em solução: Xn+(aq)
+ ne- X(s).
Eletrodos Indicadores Metálicos do 1º Tipo
Eletrodo de Cobre
Cu+2(aq) + 2e- Cu(s)
Cu
oCuind a
EE1
log2
05916,0
Eletrodos Indicadores Metálicos
- Pouco seletivos.
- Muitos eletrodos não podem ser usados em soluções
ácidas.
- Certos metais são facilmente oxidáveis que só podem
ser usados em soluções desaeradas do analito para
remoção do oxigênio.
- Certos metais não fornecem potenciais reprodutíveis.
Eletrodos Indicadores Metálicos do 1º Tipo: Restrições
Eletrodos Indicadores Metálicos
Eletrodos Indicadores Metálicos do 1º Tipo
Ag/Ag+
Hg/Hg2+
Cu/Cu2+
Zn/Zn2+
Cd/Cd2+
Tl/Tl+
Pb/Pb2+
Usado em soluções neutras
Usado em soluções desaeradas
Eletrodos Indicadores Metálicos do 2º Tipo- Eletrodos que respondem a atividade de ânions que
formam precipitados pouco solúveis ou complexos
estáveis com cátions.
- O eletrodo de prata, por exemplo, se relaciona de forma
reprodutível com a atividade do íon cloreto em uma
solução saturada de cloreto de prata:
AgCl(s) + e- Ag(s) + Cl-(aq)
Cl
o
AgAgClind aEE
1log05916,0
/
Eletrodos Indicadores Metálicos
Eletrodos Indicadores Metálicos Inertes para Sistemas Redox
Condutores inertes que respondem a sistemas redox:
eletrodos de Pt, Au, Pd e carbono podem ser
empregados.
Exemplo: o potencial de um eletrodo de platina imerso em
uma solução contendo cério(III) e cério(IV):
Ce4+(aq) + e- Ce3+
(aq)
4
3
log.05916,0Ce
CeoCeind a
aEE
Eletrodos Indicadores Metálicos
Determinação seletiva de vários íons através de
medida potenciométrica direta.
Eletrodos de membrana são conhecidos como
eletrodos de “p-íons”, porque o tipo de dado que se
obtém é melhor apresentado como funções p (pH,
pCa, pCl, etc).
O potencial se deve a um potencial de junção
entre a membrana que separa a solução do eletrodo
da solução da espécie a ser analisada.
Eletrodos Indicadores de Membrana Seletivos á Íons
Eletrodos Indicadores de Membrana Seletivos á Íons
MEMBRANA
incorpora o íon
estabelece um potencial estável
a) complexaçãob) cristalizaçãoc) permuta iónica
Eletrodos Indicadores de Membrana Seletivos á Íons
Vantagens
- Grande faixa de resposta linear ao p-Ion.
- Uso de pequenas quantidades de amostras.
- Introduzem contaminações desprezíveis.
- Tempo de resposta é de segundo a minutos.
- Podem ser usados para monitorar fluxos contínuos em
aplicações industriais.
- Cor e turbidez não atrapalham as medidas.
- Microeletrodos podem ser usados em locais inacessíveis,
como por exemplo em seres vivos.
Eletrodos Indicadores de Membrana Seletivos á Íons
Desvantagens
- Os eletrodos podem ser obstruídos por solutos orgânicos.
- Susceptível a interferências e envenenamento dos eletrodos
por certos íons.
- Alguns eletrodos são frágeis.
- Os eletrodos respondem á atividade de íons não-
complexados, portanto ligantes devem estar ausentes ou
mascarados.
- Necessidade de uso de sal inerte para levar padrões e
amostras a uma força iônica constante.
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodo de vidro para medida de pH
Determinação de pH:
medida da diferença de
potencial através de uma
membrana de vidro que
separa a solução
desconhecida de uma
solução de referência
cuja H+ é conhecida.
pH-metro
eletrodode vidroESC
solução de pH desconhecido
fio de prata
HCl O,1 Msaturado c/
AgCl
pH-metro
eletrodode vidroESC
solução de pH desconhecido
fio de prata
HCl O,1 Msaturado c/
AgCl
Determinação de pH:
medida da diferença de
potencial através de uma
membrana de vidro que
separa a solução
desconhecida de uma
solução de referência
cuja H+ é conhecida.
Fina membrana de vidro(responsável pela resposta ao pH)
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodo de vidro para medida de pH
Estrutura de um vidro de silicato
H+ + Na+Vidro- Na⇋ + + H+Vidro-
Solução SoluçãoVidro Vidro
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodo de vidro para medida de pH
Variações nas composições do vidro que permitem
a determinação de outros cátions, através da
incorporação de Al2O3 e B2O3.
Exemplo: medidas potenciométricas diretas de
espécies monovalentes como Na+, K+, NH4+, Rb+, Cs+,
Li+, Ag+.
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodos de Membrana Cristalina (eletrodo íon
seletivo de estado sólido):
- Desenvolvimento de membranas sólidas que são
seletivas a ânions da mesma maneira que alguns
vidros respondem a cátions.
- Membranas preparadas a partir de pastilhas
moldadas de haletos de prata têm sido empregadas
com sucesso em eletrodos para a determinação
seletiva de íons cloreto, brometo e iodeto.
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodos de Membrana Cristalina - eletrodo de fluoreto:
Para o potenciômetro
Eletrodo de Ag/AgCl
Solução de enchimento
Cristal Inorgânico
- Emprega um cristal de LaF3 dopado com Eu2+.
- Solução de enchimento: NaF 0,1M e NaCl 0,1M
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodos de Membrana Cristalina - eletrodo de fluoreto:Lacuna
- Dopando o LaF3 com EuF2 são criados ânions livres dentro do cristal, permitindo a migração de F- através do cristal.
- Um íon fluoreto adjacente pode “pular”´para o vazio, deixando assim um novo vazio e permitindo a difusão do F-.
- O F- se difunde de um lado para outro, estabelecendo uma d.d.p.
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodos de Membrana Líquida: O potencial de
eletrodos de membrana líquida se desenvolve através
da interface entre a solução contendo o analito e um
trocador iônico que se liga seletivamente ao íon de
interesse Medidas potenciométricas diretas de
inúmeros cátions polivalentes, assim como para certos
ânions.
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodos de Membrana Líquida
0,01 M Ca2+
0,02 M Cl- 0,1 M Ca2+
0,2 M Cl-
Membrana
Ligante de Ca2+
solúvel na membrana
- Utiliza-se um carreador móvel para transportar analito através de uma membrana impregnada com uma solução líquida do carreador.
- O Cristal sólido é substituído por uma membrana saturada com um líquido hidrófobo trocador de íon (um quelante, por exemplo).
Eletrodos Indicadores de Membrana
(0,01+) M Ca2+
0,02 M Cl-
(0,1-) M Ca2+
0,2 M Cl-
Membrana
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
Ca2+ se difundi através da membrana da direita para esquerda, criando um excesso de carga positiva no lado esquerdo e um excesso de carga negativa no lado direito.
A d.d.p. que resulta da difusão é relacionada com a concentração de cálcio.
Eletrodos de Membrana Líquida
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodos de Membrana Líquida
Para o potenciômetro
Líquido orgânico trocador de íons
Solução aquosa saturada com AgCl e CaCl2
Eletrodo de Ag/AgCl
Membrana porosa hidrofóbica saturada com líquido trocador de íons
- Uma solução do trocador é alojada em um reservatório que envolve o eletrodo de Ag/AgCl.
- O íon cálcio é transportado seletivamente pela membrana para estabelecer um potencial relacionado á concentração do Ca2+.
Eletrodos Indicadores de Membrana
Eletrodos Compostos
Possuem um eletrodo convencional envolvido por uma membrana que isola o constituinte em análise ao qual o eletrodo responde
Para o potenciômetro
HCl 0,1 M
Eletrodo de Ag/AgCl em KCl
O-ring
Espaço
Membrana permeável ao CO2
Eletrodo interno de Ag/AgCl
Solução de KCl com bicarbonatoMembrana do eletrodo de vidro
Eletrodo sensível a CO2:
- Eletrodo de pH envolvido por uma solução eletrolítica dentro de uma membrana semi-permeável.
- Quando o CO2 se difunde através da membrana, ele abaixa o pH.
- A resposta do eletrodo de vidro ao pH é uma medida da concentração de CO2.
Eletrodos Indicadores Tipo Transistores de Campo Íon-Seletivos
Pequeno dispositivo semicondutor de estado sólido:
Qualquer variação na atividade do analito resulta em uma
variação de prótons absorvidos dando origem a uma
modificação no potencial eletroquímico. A condutividade
desses íons pode ser monitorada eletronicamente para gerar
um sinal que é proporcional ao p-Ion.
Robustez, tamanho pequeno, inertes em ambientes
agressivos, resposta rápida, não requerem hidratação antes
do uso e podem ser armazenados na forma seca.
Interferências
1. Eletrodo/eletroquímicas
a) substâncias cuja resposta é semelhante a do analito.
b) Eletrólitos em concentrações elevadas.
2. Químicas
a) Espécies que reagem com o analito.
b) Espécies que interagem com a membrana, bloqueando a superfície ou variando a sua composição química.
Interferências
Exemplo: influência do pH
- Alteração da estabilidade do material da membrana e do
corpo do elétrodo.
- Precipitação do analito.
- Reações de complexação envolvendo H+.
- Reações de precipitação envolvendo OH-.
- Influência do pH em reações de complexação com metais.
Fontes de Erros
- Falta de seletividade para o analito.
- Variação de potencial de junção líquida ao longo da
determinação.
- Variação dos coeficientes de atividade dos íons ao longo
da determinação.
- Temperatura.
Aplicações do eletrodos íon-seletivo
AGRICULTURA: Nitrato, potássio, cálcio e cloreto em solos.
ALIMENTOS:Nitrato e nitrito em alimentos base de carnes.Determinação de cloretos.Fluoretos em água, bebidas etc.Cálcio em leite.Potássio em suco de frutas.
ANÁLISES CLÍNICASCálcio, potássio, cloreto em soro e plasma.Fluoreto em estudos dentais.
AMBIENTE: cianeto, fluoreto, sulfato em efluentes, águas naturais, etc
Considerações finais
Equipamentos digitais de
alta resistência e leitura direta
disponíveis comercialmente.
POTENCIOMETRIA
POTENCIOMETRIA
Considerações finais
Procedimentos automatizados.
POTENCIOMETRIA
Considerações finais
Analisadores de processo
Considerações finais
Análises em fluxo.
Determinação potenciométrica de potássio em amostras farmacêuticas empregando sistema em fluxo
C.A.B. Garcia, L. Rover Jr , G. Oliveira Neto. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 31 (2003) 11-18.
POTENCIOMETRIA
Considerações finais
Miniaturização.
Termistor
Sensor de pH
Eletrodo de referênia
POTENCIOMETRIA
Básica
- Skoog, D. A.; West, M. W.; Holler, F. J.; Crouch, S. R. Fundamentos de Química Analítica, 1a ed., Thomson, São Paulo, 2006.
- Vogel, A. I. Análise Química Quantitativa, 6a ed., LTC – Livros Técnicos e
Científicos, Rio de Janeiro, 2002.
- Harris, D.C. Análise Química Quantitativa, 5a ed., LTC – Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro, 2001.
Complementar
- Christian, G. D. Analytical Chemistry, 5a Ed., John Wiley & Sons, New York, 1994.
- Holler, F.J.; Nieman, T. Skoog, D.A. Princípios de Análise Instrumental, 5a ed., Artmed, Rio de Janeiro, 2002.
Referências Bibliográficas