Química Analítica

Las determinaciones potenciométricas y el empleo de electrodos selectivos.

La potenciometría es el campo de la química electroanalítica en el cual se mide el potencial en ausencia de flujo de corriente. Como ya se vió que el potencial de una celda depende de las concentraciones de las especies involucradas en los procesos redox, la medida de este potencial puede ser utilizada para la determinación de la concentración de analitos de interés.

 Debemos tomar en cuenta que los fenómenos físicos que no involucran reacciones redox de manera explícita, pero con codiciones iniciales en las cuales tienen una energía diferente de cero, también pueden generar un potencial. Un ejemplo de esto lo constituyen los gradientes de concentración a través de una membrana semipermeable. Esto da lugar a un fenómeno potenciométrico y es la base de las mediciones que utilizan electrodos selectivos de iones.

En este caso la ecuación de Nernst se expresaría como:

Esto nos permite medir la actividad de un ión específico que como ya vimos, se relaciona directamente con su concentración. En lo descrito se fundamentan los electrodos selectivos de iones (ESI).

El electrodo selectivo de iones debe conectarse a un electrodo externo de referencia:

 

En muchos de los electrodos comerciales, el electrodo de referencia externo se combina con el electrodo selectivo en un solo dispositivo. En la figura se muestra un electrodo selectivo de iones fluoruro, indicándose la membrana semipermeable de fluoruro de lantano.

 

Electrodo selectivo de iones fluoruro.

 

El pH metro mide el pH de una solución con un electrodo selectivo que responde a la concentración hidrogeniónica de la solución. El electrodo produce un voltaje que es poroporcional a la concentración de estos iones y por tanto hacer mediciones con un pH metro es una forma de potenciometría. El electrodo se conecta a un dispositivpo de control electrónico que convierte la señal a unidades de pH.

 

pH metros

 

La concentración de las especies, cuando se utilizan electrodos selectivos se realiza de la misma manera que para el pH como se ilustra en el siguiente ejemplo.

Calcule la concentración de ión cloruro en una muestra para la cual se tiene la lectura de pCl- con un electrodo indicador de cloruros  de 2.

R/ Al igual que para el pH, pCl- = - log [Cl-], por lo que la concentración de cloruros será igual a 0.01 moles/L

En general en el laboratorio se realiza la calibración del electrodo selectivo utilizando soluciones de concentración conocida del analito que se se determina.

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