CULOMBIMETRA

COULOMBIMETRAJAIME JONATHAN MARTELL MELGAREJO

ANLISIS POR INSTRUMENTACININTRODUCCINLos mtodos electroanalticos se caracterizan por el hecho de que algunas reacciones se completan totalmente en la celda electroqumica. La cantidad de sustancia analizada se puede calcular, bien pesando un compuesto insoluble (por lo general un metal) depositado sobre un electrodo, o bien midiendo el nmero de culombios necesarios para completar la reaccin, es decir se mide la cantidad de electricidad necesaria para completar la electrlisis. Este ltimo caso se basa en la ley de Faraday, que establece que la cantidad de sustancia producida en el electrodo de la celda es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a travs de la misma.

La coulombimetra se basa en medir la carga que ha de pasar por una celda electroltica para electrolizar el analito y, sabiendo la carga, hallando la masa de ste aplicando la ley de Faraday.

Los mtodos coulombimtricos son aquellos en los que hay una corriente neta y una reaccin neta en la celda.

Tanto la electrogravimetra como la coulombimetra son dos mtodos muy relacionados que se basan en una electrlisis que se lleva a cabo durante un tiempo suficiente para asegurar la completa oxidacin o reduccin del analito hasta un producto de composicin conocida. En los procedimientos coulombimtricos se mide la cantidad de carga elctrica que se necesita para completar la electrlisis.Ambos mtodos (electrogravimetra y coulombimetra) son moderadamente sensibles y se encuentran entre las tcnicas ms exactas y precisas.

PRINCIPIOS GENERALESLa electrogravimetra puede utilizarse para analizar metales depositndolos en ctodos previamente pesados. Sin embargo, muchas sustancias pueden reducirse u oxidarse y no depositarse en un electrodo. Por otro lado, hay un lmite inferior en electrogravimetra: cuando la cantidad de sustancia es demasiado pequea para pesarla. La coulombimetra puede usarse para vencer estas dos limitaciones.Los mtodos coulombimtricos eliminan la necesidad de buretas y balanzas, y la preparacin, almacenaje y estandarizacin de soluciones. Los procedimientos pueden automatizarse fcilmente y son especialmente adaptables para la operacin y control remotos.En cierto sentido el electrn se convierte en el estndar primario. Los mtodos coulombimtricos producen reactivos en solucin que de otra forma seran difciles de usar, reactivos voltiles como cloro, bromo o yodo, o reactivos inestables como titanio (III), cromo (III), cobre (I) o plata (II).En la coulombimetra el nmero total de coulombios consumidos en una electrlisis se usa para determinar la cantidad de sustancia electrolizada.Para realizar una determinacin coulombimtrica el analito se oxida o reduce normalmente en su totalidad en una disolucin que se encuentra bajo agitacin. La reaccin redox se produce por la aplicacin de un potencial externo.La electrlisis del analito disminuye la concentracin del mismo, en la disolucin.Celda mostrando cmo se puede aislar un electrodo del analito. Los iones pueden pasar a travs de la placa de vidrio poroso. El nivel del liquido en el compartimiento en el contraelectrodo debe ser ms alto que el liquido en el reactor, de forma que la disolucin del analito no pase al compartimiento del contraelectrodo.

MTODOS COULOMBIMTRICOSLas ventajas que presentan estos mtodos son:La constante de proporcionalidad entre los coulombios y el peso de la sustancia puede deducirse a partir de constantes fsicas conocidas, por lo que no es necesario realizar una calibracin.Estos mtodos suelen ser tan precisos como las gravimetras o las volumetras, pero son ms rpidos.Se automatizan con facilidad.Los mtodos coulombimtricos se clasifican endos tipos:Potenciostticos.Amperostticos.

Los mtodos Potenciostticos se llevan a cabo a potencial controlado. Es decir, estos mtodos requieren mantener el potencial del electrodo de trabajo (electrodo en el que tiene lugar la reaccin analtica) en un valor constante en el que tiene lugar la oxidacin o la reduccin cuantitativa del analito sin intervencin de las especies menos reactivas de la muestra o del disolvente. Luego se mide la corriente de la electrlisis en funcin del tiempo para obtener la curva correspondiente. Integrando esta curva corriente - tiempo se obtiene el nmero de coulombios y en consecuencia el nmero de faradios de carga consumidos o producidos por el analito.10En este tipo de experimentos, muchas veces es necesaria una fuente que brinde una diferencia de potencial constante. Esta se consigue mediante el potenciostato, que puede controlar la diferencia de potencial en uno, dos o ms electrodos de trabajo, con ayuda de un electrodo de referencia y un electrodo auxiliar

Los mtodos Amperostticos son mtodos coulombimtricos en los cuales se mantiene constante la intensidad de la corriente que pasa a travs de la celda hasta que se alcanza el punto final de la valoracin. La cantidad necesaria de electricidad para alcanzar el punto final se calcula mediante la intensidad de la corriente y el tiempo empleado.Para una valoracin se utiliza un reactivo de valoracin generado electroqumicamente que reacciona con la especie de inters.La principal aplicacin de los mtodos coulombimtricos amperostticos son las valoraciones, las cuales pueden ser de tres tipos:De neutralizacin.De precipitacin y formacin de complejos.Redox.

Un amperostato es un dispositivo de control y de medicin que sirve para mantener constante el flujo de corriente a travs de la celda electroltica en valoracionescoulombimtricas, sin tener en cuenta los cambios en la propia carga. Es sinnimo de galvanostato.

EJEMPLOPara la determinacin del contenido de cobre en un mineral, despus de triturar y tamizar la muestra, se tomaron 25g y se le realizo el tratamiento requerido (disolucin en cido, filtracin), el volumen del filtrado se afor con agua destilada a 100mL y luego se electrolizaron hasta la completa electrodeposicin del cobre, con una intensidad constante de 0,25 A durante 10 minutos y 21 segundos. El electrodo usado como ctodo pes 1,23g antes de la electrodeposicin y 1,28g despus de electrodepositado el cobre.

APLICACIONESUn rea de aplicacin importante implica la participacin del material mismo del electrodo en un proceso andico por ejemplo, en la reaccin de mercaptanos, grupos sulfhidrlo, e iones haluro inico con iones plata generados en un nodo de plata.Titulantes poco comunes como cromo (II), plata(II), cobre(I), cloro, titanio(III), uranio(V) y bromo, que seran difciles o imposibles de preparar y almacenar como soluciones estndares debido a su fuerza redox elevada o su alta inestabilidad, se pueden preparar fcilmente.Los halgenos generados internamente, y en particular el bromo, han encontrado una amplia aplicacin, especialmente en anlisis orgnico, debido a la posibilidad de realizar reacciones de sustitucin, reacciones de adicin y otras.

GRACIAS.