Potenciométrica e condutimetria

Trabalho realizado por:André Rocha nº2João Maia nº7Maria Inês Teixeira nº8

Eletroanalítica

• Eletroanalítica compreende um grupo de métodos analíticos baseado nas propriedades elétricas de um analito em solução.

Propriedades elétricas:• Corrente• Resistência• Diferença de Potencial• CargaEm alguns casos as propriedades elétricas são

medidas em função do tempoVantagens: Baixos limites de deteção, especiação

química, instrumentação barata e pequenos volumes de amostra de analito.

Células eletroquímicas

Uma célula eletroquímica é um dispositivo que permite a conversão de energia química em energia eléctrica através de reacções de oxidação – redução que ocorrem na interface eléctrodo / solução. As reacções redox que ocorrem são espontâneas.

• Uma célula eletroquímica consiste em dois condutores chamados elétrodos, cada um deles imerso numa solução eletrolítica

Oxidação Redução

Tipos de células eletroquímicas

• GalvânicasArmazenam energia elétrica

Ocorrem nos elétrodos tendem a prosseguir espontaneamente e produzem um fluxo de eletrões através de um condutor externo

• EletrolíticasRequerem uma fonte externa de energia para

a sua operação.Podem ser reversíveis ou irreversíveis

A inversão da corrente reverte a reação da célula

A inversão da corrente provoca a ocorrência de uma semi-reação diferente em um ou ambos os elétrodos.

O potencial de uma célula eletroquímica

• O potencial da célula (E célula) de uma célula eletroquímica é calculado a partir dos potenciais de eletrodo (potenciais de redução) das semi-reação respectivas. Assim sendo:

E célula = E cátodo – E ânodo

POTENCIOMETRIA

O que é?

• A potenciometria ou método potenciométrico de análise química.• Baseia-se na medida da diferença de

potencial de uma célula eletroquímica na ausência de corrente.

Em que se Baseia?

• Baseia na medida da força eletromotriz de uma célula galvânica.

• Este processo utiliza uma única medida do potencial de elétrodo para determinar a concentração de uma espécie iónica em solução designa-se como potenciometia direta.

A análise potenciométrica engloba duas técnicas analíticas:

• A potenciometria direta

• A titulação potenciométrica

Potenciométria direta

• È determinada a atividade de uma

dada espécie iónica a partir da

medida da f.e.m (força eletrometriz)

de uma célula galvânica que contém

um elétrodo indicador ou elétrodo de

trabalho (normalmente um elétrodo

seletivo) e um eléctrodo de

referência.

Vantagens

• Uma das vantagens da

potenciometria direta é que as

medidas são feitas sem que as

soluções sejam afeta.

Desvantagens / limitações

• Forte dependência com a força iónica do

meio

• Requer um maior tempo de análise

• Interferências e envenenamento de

elétrodos

• Maior custo de análises

• Obstrução por proteínas e outros

Titulação potenciométrica

• Mede-se a variação do potencial do

eléctrodo indicador em relação ao

eléctrodo de referência em função do

volume do titulante adicionado na

solução.

Titulação potenciometrica de neutralização

• Geralmente o elétrodo de vidro é utilizado

como elétrodo indicadores combinado com

o elétrodo de referencia.

• Podem ser usados outros elétrodos como o

de hidrogénio entre ouros associados a

elétrodos de referencia.

Titulação potenciometrica de Redox

• Reação de redox entre o analito e o titulante.• As reações:

Devem ser rápidasQuantitativasApresentam espectrometria definida invariável

Para se realizar uma potenciometria necessita-se de …

• Um eléctrodo de referência;

• Um eléctrodo indicador ou de trabalho;

• Um dispositivo para medir os

potenciais, ou seja, um potenciômetro.

• São dispositivos elétricos têm a sua

resistência elétrica alterada

mecanicamente.

• São muito usados para controlar ou alterar

as características de entrada ou saída de

aparelhos eletrônicos.

• São também conhecidos como resistores

variáveis, ou ainda, reóstatos.

Potenciometro

Eléctrodo indicador ou de trabalho

• Muito usado em análises químicas, sendo o mais

comum o eletrodo de pH.

• Consiste basicamente em uma pequena câmara,

contendo um eletrodo inerte, envolto num

eletrólito e que se comunica com a solução

externa por uma membrana que permite a

passagem apenas do ião que será analisado.

Tipos de indicadores

• Indicadores metálicos

• Indicadores de membrana

• Eletrodos de Membrana de Íon-Seletivo

• Eletrodo de vidro para medida de pH

• Eletrodo Combinado de Vidro

Eléctrodo de referencia

• Consiste numa semi-pilha, ligada à solução em

medição por uma membrana porosa ("ponte

salina"), e que é capaz de, através de uma reação

química ,conhecida a concentração, fornecer um

potencial elétrico padrão para uma medida de

diferença de potencial.

• Os mais comuns são calomelano e prata-cloreto

de prata.

Os eletrodos de referência devem:

 

Ser reversíveis e obedecer a equação de Nernst;

Exibir um potencial constante com o tempo;

Retornar ao seu potencial original após ser

submetido a pequenas correntes;

Tipos de eletrodos de referencia

• Eletrodo de prata/cloreto de prata

• Eletrodo de calomelano

• Eletrodo de hidrogénio

Aplicações

• Laboratórios clínicos determinam gases sanguíneos

como indicadores no diagnostico de doenças.

• Os oceanógrafos determinam dióxido de carbono e

outras propriedades relacionadas em água do mar

• Estudos fundamentais para se determinar

constantes de equilíbrio termodinâmicas, tais como

Ka, Kb e Kps.

CONDUTIMETRIA

• Baseiam-se nos fenômenos que ocorrem no seio da solução.• A condutimetria mede a condutância

de soluções iônicas.• A condução da eletricidade através

das soluções iônicas é devida à migração de íons positivos e negativos com aplicação de um campo eletrostático.• A condutância da solução iônica

depende do número de íons presentes, bem como das cargas e das mobilidades dos íons.• A condutância elétrica de uma

solução é a soma das condutâncias individuais da totalidade das espécies iônicas presentes.

Métodos condutimétricos

• A Condutimetria pode ser dividida em:

Condutividade iónica equivalente

Condutividade electrolítica

•

Condutividade iónica equivalente

• Depende da temperatura, sendo que o seu valor

aumenta em aproximadamente 2% conforme o

aumento de temperatura, de modo que, em

trabalhos de precisão, deve-se imergir as celas

em na solução à temperatura constante.

• Qualquer temperatura é satisfatória desde que se

mantenha constante durante a experiência.

Condutividade eletrolítica

• É uma importante propriedade dos iões que

fornece informação quantitativa em relação às

contribuições relativas dos iões às medidas de

condutância.

• Podemos também dividir a condutimetria em:

• Condutimetria direta

• Titulação condutimétrica

Condutimetria direta

• Correlaciona a condutância específica com a concentração de um eletrólito. Tem aplicação muito limitada devido à falta de especificidade da medida de condutância.

Titulação condutométrica

• As curvas são traçadas através da condutância em função

do volume do titulante adicionado.

• As curvas consistem em regiões lineares antes e depois do

ponto final.

• As duas partes lineares são extrapoladas para os seus

pontos de intersecção no ponto final.

• Assim como em outras titulações, o ponto final do volume

é usado para calcular a quantidade ou a concentração da

análise que foi inicialmente apresentado.

Aplicações da titulação condutimétrica

• Ácido forte com base forte

• A condutância inicialmente diminui, em

virtude da substituição do iao hidrogénio pelo

cátião do titulante e depois do ponto de

equivalência cresce rapidamente com a

adição de excesso de álcali forte, em virtude

do grande valor de do ião hidróxido.

Ácido forte com base fraca

A titulação de um ácido forte por uma base moderadamente fraca (Kb = 10-5) pode ser ilustrada pela neutralização do ácido sulfúrico diluído por uma solução diluída de amonia.O primeiro segmento da curva reflete o desaparecimento dos ião hidrogénio durante a neutralizaçãoNo ponto final, o gráfico fica quase horizontal, pois o excesso de amonia aquosa não está apreciavelmente ionizado na presença de sulfato de amonio.

Ácido fraco com base forte

• Neste caso, a forma da curva dependerá da concentração do ácido e da sua constante de ionização Ka.

• Assim, na neutralização do ácido acético (Ka 1,8 . 10-

5) com solução de hidróxido de sódio, o sal formado na primeira parte da titulação (acetato de sódio) tende a reprimir a ionização do ácido acético ainda presente na solução, de modo que a condutância diminui. A elevação da concentração do sal, no entanto, tende a provocar um aumento da condutância.

Condutivímetros

• Material de laboratório que permite a medição de condutividade de diversas amostras;

• Muito utilizado em medições que necessitam de precisão;

• Vantagem: indica a compressão automática da temperatura (de 0Cº a 100Cº)

Células de condutância

Condutivímetro Solução de

calibração

Sensor de temperatura

Célula de condutância

Condutivímetro

Lei de Ohm

• Designada em homenagem ao seu formulador

Georg Simon Ohm.

• Indica que a diferença de potencial (V) entre dois

pontos de um condutor é proporcional à corrente

elétrica (I).

É a diferença de potencial elétrico medida em Volts

É a intensidade da corrente elétrica medida em Ampères

É a resistênc

ia elétrica

do circuito medida

em Ohms

• A lei de Ohm afirma que a corrente i

(em Ampères) que passa por um

condutor é diretamente proporcional

à força eletromotriz E (em volts) e

inversamente proporcional à

resistência R (em ohms) do condutor:

• O inverso da resistência é a condutância (G);

• Esta grandeza é medida em inverso de ohm

(mho ou -1) e tem o nome, recomendado no

SI, de siemens (S).

• A resistência de uma amostra de material

homogêneo, de comprimento l e área de

secção reta a constante, é dada por:

a

lR

.

é uma propriedade característica do material, a resistividade

FIM