UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
MONOGRAFAMETODOS ELECTROQUIMICOSESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE
FARMACIA Y BIOQUMICA
CATEDRTICA: Q.F. ACHISHKA FERNANDEZ PALOMINOCTEDRA: QUIMICA
ANALITICA INSTRUMENTAL IINTEGRANTES: BRICEO MALLMA MARIELAOR MEZA
EVELINRAMOS EVARISTO SANDRAVILLAVERDE UNTIVEROS MERLY.CARRERA:
FARMACIA Y BIOQUMICAHUANCAYO - 2015
DEDICATORIA
ADios por saberme guiar correctamente en la difcil tarea de
educarnos. A nuestros padres por darnos la oportunidad de estudiar
y apoyarnos moral,econmica e incondicionalmente.
INTRODUCCION
Actualmente existen reasde gran importancia como es salud, medio
ambiente y la alimentacin, permitiendo el bienestar de la nacin;
lamentablemente gracias a la mano del hombre y sus malas acciones
estas vienen siendo destruidas, alteradas causando gran dao en las
futuras generaciones.La presente monografa titulada mtodos
electroqumicos nos da a conocer definiciones sobre los diversos
mtodos que son de gran ayuda en la deteccin de algunos agentes
patgenos, partculas dainas, as como la presencia de iones
contaminantes en aguas los cuales nos causan dao e impiden mejorar
la calidad de vida.El desarrollo de DETECTORES electroqumicos de
bajo costo, as como el desarrollo de metodologas electro analticas
que permitan estandarizar mtodos electro analticos para la
cuantificacin de sustancias de inters en anlisis clnico, y en la
industria alimentaria abarataran el costo de los mismos, lo cual
permitira en su aplicacin en gran escala a nuestra poblacin y
llevar en tiempo real un control de calidad de una variedad de
alimentos y la deteccin oportuna por ejemplo de patgenos que
atentan contra la salud de la nacin.
CAPITULO IGENERALIDADES
ELECTROQUIMICA Es la parte de la qumica que se encarga del
estudio de las reacciones cualitativas y cuantitativas existentes
entre la energa elctrica y las reacciones qumicas ya que esta
reaccin implica que en las reacciones debe haber una trasferencia
de electrones necesaria mente hablamos de reacciones tipo redox.la
electroqumica tiene como objetivo desde el punto de vista terico
los cambios qumicos que produce la corriente elctrica o la
generacin de electricidad mediante las reacciones qumicas de
diversas sustancias a si mismo logra tambin establecer tcnicas de
instrumentos que resulten esenciales a otras ramas de la qumica
entre ellas la qumica analtica, electroqumica y electro
analtica.OXIDO REDUCCION: Se considera como reacciones de
transferencia de electrones. Las reacciones oxido reduccin forman
una parte importante del mundo que nos rodea. Abarcan desde la
combustin de combustibles fsiles hasta la accin de los
blanqueadores domsticos, asimismo, la mayora de los elementos
metlicos y no metlicos se obtienen a partir de sus minerales por
proceso de oxidacin y reduccin.OXIDACIN.- Es el proceso en el cual
una especie qumica pierde electrones y su nmero de oxidacin
aumenta. REDUCCIN.- Es el proceso en el cual una especie qumica
gana electrones y su nmero de oxidacin disminuye. AGENTE
OXIDANTE.-acepta electrones y hace que se oxideAGENTE REDUCTOR.-es
aquel que dona electrones y hace que se reduzcaEjemplo: El aluminio
reacciona con el oxgeno para formar xido de aluminio, 4 Al + 3 O2 2
Al2O3En el transcurso de esta reaccin, cada tomo de aluminio pierde
tres electrones para formar un in Al3+Al Al3+ + 3 e-Y cada molcula
de O2 gana cuatro electrones para formar dos iones O2-O2 + 4 e- 2
O2-Como los electrones ni se crean ni se destruyen en las
reacciones qumicas, la oxidacin y la reduccin son inseparables. El
aluminio cede electrones y el oxgeno los gana. El aluminio acta
como agente reductor, se oxida (su nmero de oxidacin pasa de 0 a
+3) cediendo tres electrones, mientras que el oxgeno acta como
agente oxidante, se reduce (su nmero de oxidacin pasa de 0 a -2)
ganando dos electrones.
TIPOS DE REACCIONES REDOX:1.- REACCIONES DE COMBINACION.- Es una
reaccin en la que dos o mas sustancias se combinan para formar un
solo producto.Ejemplo:a.- azufre quemndose en aire para formar
dixido de azufre.S(s) + O(g)------SO2(g)b.- aluminio en reaccin con
el bromo para formar bromuro de aluminio.2Al(s) +
3Br(l)-----2ALBr3(s)2.- REACCIONES DE DESCOMPOSICION.- Son lo
opuesto de las reacciones de combinacin. concretamente es la
ruptura de un compuesto en dos o mas componentes.Ejemplo:2HgO(s)
---2Hg(l) + O2(g)3.- REACCIONES DE COMBUSTION.- Es una reaccin en
la cual lasustancia reacciona con el oxgeno, por lo general con la
liberacin de calor y luz para producir una flama.Ejemplo:La
combustin del propano.C3H8(g) + 5 O2(g) ---3CO2(g) + 4H2O(l)4.-
REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO.-En esta reaccin un ion de un
compuesto se reemplaza por un ion de otro elemento: la mayora de
las reacciones de desplazamiento pueden ser: desplazamiento de
hidrogeno.Ejemplo:Todos los metales alcalinos y algunos metales
alcalinos-terreos(Ca, Sr, Ba), desplazara al hidrogeno del agua
fra.2Na(s) + 2H2O(l) --2NaOH(ac) + H2(g)Muchos metales, que no
reaccionan con el agua, son capaces de desplazar al hidrogeno de
los acidos.Ejemplo: el zinc y el acido clorhdricoZn(s) + 2HCl(ac)
--ZnCl2(ac) + H2(g)I.-CELDAS ELECTROQUIMICASEs un dispositivo
experimental para generar electricidad mediante una reaccin redox
espontanea. Estas celdas electroqumicas nos sirven para medir el
incremento de intercambio de electrones entre especies qumicas .si
quisiramos medir o utilizar esos electrones que se intercambian o
monitorear como cambia la concentracin de especies reaccionantes.
Para este propsito esta reaccin se lleva a cabo en una celda
electroqumica .las cuales pueden distinguirse en dos tipos.1.1.
TIPOS DE CELDAS ELECTROQUIMICAS
CELDAS GALVANICAS.- Es una celda electroqumica que obtiene la
energaelctrica a partir de reacciones redoxespontneos que tiene
tienen lugar dentro de la misma por lo general consta de dos
metales diferentes conectados por un puente salino o semicelda
individuales separados por una membrana Porque a partir de una
reaccin qumica espontanea de oxidacin reduccin se produce una
corriente elctrica
La pila galvnica, consta de una lmina de zinc metlico, Zn
(electrodo andico), sumergida en una disolucin de sulfato de zinc,
ZnSO4, 1 M (solucin andica) y una lmina de cobre metlico, Cu
(electrodo catdico), sumergido en una disolucin de sulfato de
cobre, CuSO4, 1 M (solucin catdica).El funcionamiento de la celda
se basa en el principio de que la oxidacin de Zn a Zn2+y la
reduccin de Cu2+a Cu se pueden llevar a cabo simultneamente, pero
en recipientes separados por un puente salino, con la transferencia
de electrones, e-, a travs de un alambre conductor metlico
externo.Las lminas de zinc y cobre son electrodos.Los electrodosson
la superficie de contacto entre el conductor metlico y la solucin
de semicelda (andica o catdica).Si el electrodo no participan de la
reaccin redox (ni se oxida ni se reduce), se le llama electrodo
inerte o pasivo.Cuando participa de la reaccin redox, como es este
caso, se denomina electrodo activo.
CELDAS ELECTROLITICAS.- se denomina celda electroltica al
dispositivo utilizado para la descomposicin mediante corriente
elctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos
En este caso por accin de una corriente elctrica externa (es
decir aplicando energa) se produce una reaccin que de otra manera
no producira una reaccin espontanea
1.2 COMPONENTES DE UNA CELDA ELECTROQUIMICASEn todas ellas es
posible encontrar una celda electroqumica con un numero variable de
electrodos (igual omayor que dos), donde se realiza la
determinacin.En la cual se reconoce tambin los siguientes
componentes CATODO.- se denomina al electrn donde sucede la reaccin
de reduccin ANODO.-se denomina el electrodo donde ocurre la reaccin
de oxidacin PUENTE SALINO.-generalmente construido en un soporte
tpico de gel (agar) contiene una solucin de electrolito fuerte
(nitrato o cloruro de potasio) y se incorpora a la celda para
asegurar el equilibrio inico en el sistema SOLUCION
ELECTROLITO.-para garantizar la conduccin inica en el sistema es
necesario el empleo de solucin que contengan iones disueltos lo que
equivale a contar con cargas negativas y positivas en la solucin
.para este propsito se emplean electrolitos fuertes es decir que se
disocien completamente en solucin ,que interfiera en las reaccione
que se desean estudiar .el electrolito puede contener normalmente
en muy baja concentracin ,el anualito que podr ser oxidado o
reducido en el sistema .en otros casos el analitopodrEstar
directamente sobre uno de los electrodos .aun en estos caso es
necesaria la presencia de los electrolitos para que la conduccin de
la solucin sea adecuada
Por otra parte, las reaccioneselectro qumicasse producen siempre
asociadas con el fenmeno de laelectrolisisPara llevar acabo
unaelectrolisises necesario losiguiente:
Clula electroltica: o recipiente en el quese realiza el proceso,
Fuente de corriente contina Diferentes aparatos de medida
(mili-voltmetros, micro-ampermetros, etc.) Electrodos: El electrodo
en el que se llevan a cabo oxidaciones recibe el nombre de nodo, y
en el que se efectan reducciones se denomina ctodo. Estas
definiciones de ctodo y nodo son aplicables, tanto aclulas
electrolticas, como apilas galvnicas.
Ejemplo:
II .- REACCIONES ELECTROQUIMICASEn los mtodos electroqumicos
intervienen reacciones electroqumicas es decir reacciones en las
cuales hay un intercambio de electrones entre el conductor inico
(solucin) y un conductor elctrico (electrodo) este intercambio
tiene lugar a nivel de la interface electrodo solucinUna reaccin
qumica de oxidacin:Reduccin es la que se produce con intercambio de
electrones entre oxidantes y reductores: Ox1 + b Red2 = a Red1 + b
Ox2En una reaccin redox siempre estn implicados, al menos, dos
sistemas redox, y la constante de equilibrio est relacionada con
los potenciales normales de los sistema implicados, a travs de la
expresin: donde E1 y E2son los potenciales normales, yn el nmero de
moles de electrones intercambiados. Cuandoseconoce elvalor dela
constantede equilibrio, puedededucir se
El sentido de la reaccin. Esta se produce por simple mezcla de
los reactivos y generalmente en un tiempo muy corto (muchas veces,
instantneamente).Una reaccinelectro qumicaes una reaccin redox en
la que el intercambio de electrones tiene lugar enun electrodo.
Ello haceque, por serun procesoheterogneoque sellevaacabo en la
interface electrodo.
Ejemplo:
La importancia de una reaccin redox, en el contexto presente,
est en el hecho de que se puedehacer que la transferencia de
electrones del reductor al oxidante, tenga lugar en un par de
electrodosconectados mediante un conjunto externo de circuitos. En
uno de los electrodos (nodo) la especie REDtransfiere uno o ms de
sus electrones al electrodo metlico (oxidacin) mientras que, para
mantener unequilibrio elctrico total, un nmero igual de electrones
deber abandonar dicho electrodo y pasar a travsdel alambrado
externo. Simultneamente, el otro electrodo (ctodo) cede un nmero
igual de electrones aotra especie OX (reduccin). Esto constituye un
circuito elctrico completo, y el alcance del proceso redoxpuede ser
comprobado o controlado por medio de operaciones electrnicas
realizadas sobre la parteexterna del circuito. Esta capacidad de
controlar el alcance y la direccin de una reaccin por
medioselctricos, constituye la importante caracterstica que hace
nica la electroqumica.Con el fin de lograr el control de la reaccin
es necesario impedir que el oxidante y el reductor sepongan en
contacto directo mutuo. Para este fin se requiere generalmente una
separacin fsica entreambos electrodos (una membrana o una barrera
porosa). As el circuito elctrico se completa entoncesmediante los
iones que se mueven a travs de la solucin y la barrera existente
entre los dos electrodos.La electroqumica analtica se ocupa de las
pequeas corrientes a bajos voltajes (de algunosmiliamperes y quiz
hasta 2 voltios). Esta es precisamente la magnitud que se puede
controlar fcilmentecon la moderna electrnica de circuitos
integrados, permitiendo utilizar directamente el vasto conjunto
detcnicas electrnicas de medicin y control. As se explica la
facilidad con que la qumica electroanalticaha evolucionado para
llegar a constituir un grupo altamente sofisticado de tcnicas
instrumentales.El nodo es el electrodo donde ocurre la oxidacin y
el electrodo donde ocurre la reduccin es elctodo. Es conveniente
hablar de medias reacciones andicas y catdicas, mientras que en
trminos deltransporte de carga definimos las correspondientes
corrientes andicas y catdicas. En la prctica, ladireccin de la
reaccin y, por tanto, los electrodos que actan como nodo y los que
actan comoctodos, dependen de la naturaleza del instrumento
externo. Si el instrumento es pasivo, cuando slopermite o impide el
flujo de los electrones, la celda presentar un nodo y un ctodo
espontneos (celdagalvnica), como ya se describi. Por el contrario,
en muchos experimentos electroanalticos, se utiliza
unainstrumentacin activa con el fin de controlar el flujo de los
electrones, en este caso, los electrones sepueden forzar a que se
muevan ya sea en la direccin espontnea o en la opuesta (celda
electroltica ovoltaica), e incluso es posible hacer que se muevan
rpida en direcciones alternas, de manera que elnodo y el ctodo se
intercambien peridicamente.III.- CONDUCCIN EN UNA CELDALa carga es
transportada por 3 mecanismos:Los electrones llevan la carga entre
los electrodos as como el conductor externo.Los aniones y cationes
son los portadores de la carga.La conduccin inica de la solucin va
de forma paralela con la conduccin electrnica en los electrodos
mediante la reaccin de reduccin en el ctodo y la reaccin de
oxidacin en el nodo
3.1 MODO DE TRASPORTE DE LOS IONES
El anlisis de trasporte de una partcula en solucin que se somete
a la electrolisis indica que existen tres posibilidades de
transporte de partculas en solucin y por tanto de corriente
LACONVECCION
Fenmeno mecnico que se relaciona con la agitacin de la solucin
.la solucin es homognea excepto en las cercanas del electrodo donde
pueden distinguirse dos capas la primera est formada por la
acumulacin de cargas opuestas a la carga del electrodo la segunda
capa de difusin resulta de la disminucin de la especie alrededor
del electrodo por transformacin electroqumica el conjunto de estas
dos capas se conoce como la capa de HELMHONLTZ
ELECTROMIGRACION
Fenmeno que se realiza con laelectro atraccin de los iones de
cargas opuestas a la carga del electrodo segn la ley de COLUMB los
cationes se dirigen a los ctodos los aniones hacia los nodos
LADIFUSION
Fenmeno ligado a la trasformacin de la especie electro activaal
nivel del electrodo .hay disminucin de la especie en la proximidad
del electrodo y para favorecer la homogeneidad de la solucin,
afluencia de otros iones
CAPTULO II
METODOS ELECTROQUIMICOS
Son un conjunto de tcnicas, mtodos o procesos que parten del
fundamento electroqumico, y se disean bajo el enfoque analtico para
conocer las concentraciones de sustancias de inters (analito) en
una determinada muestra.
2.1. CLASIFICACINDE LOS MTODOS ELECTRO ANALTICOS
Segn las propiedadeselectro qumicasmedidas se distinguen:2.1.1.
MTODOS POTENCIOMTRICOS La potenciometra es una de las tantas
tcnicas abarcadas por la electroanaltica. Los mtodos de rasgos
electroanalticos son procesos instrumentales empleados para
distintos anlisis. Emplean todas las propiedades electroqumicas con
las que cuenta una determinada solucin para precisar debidamente la
concentracin que sta posee de un analito.La potenciometra no es ms
que la medicin de la diferencia de potencial de una celda
electroqumica. El potencimetro se conforma por un electrodo de
referencia, un electrodo indicador y un dispositivo para medir esa
diferencia de potencial.Como lo que se mide es una diferencia de
potencial entre dos electrodos es deseable que el potencial de uno
de los electrodos sea conocido, constante en el tiempo e
independiente de la composicin de la solucin que se estudia. A este
tipo de electrodos se les conoce como electrodos de referencia y el
electrodo de referencia debe retornar a su potencial original
despus de haber estado sometido a corrientes pequeas, y que sus
propiedades varen poco con la temperatura. El electrodo de
referencia estndar es el de hidrgeno,los electrodos de referencia
ms comnmente utilizados en la prctica son el electrodo de calomel y
el de plata/cloruro de plata.
2.1.1.1. TITULACIN POTENCIOMTRICA
La titulacin potenciomtrica se realiza cuando no es posible la
deteccin del punto final de una valoracin empleando un indicador
visual. Se considera uno de los mtodos ms exactos, porque el
potencial sigue el cambio real de la actividad y, el punto final
coincide directamente con el punto de equivalencia. Las principales
ventajas del mtodo potenciomtrico son su aplicabilidad a soluciones
turbias, florecentes, opacas, coloreadas, cuando sean inaplicables
o no se puedan obtener indicadores visuales adecuados. El mtodo de
titulacin potenciomtrica cido base se fundamenta en que los iones
hidrgenos presentes en una muestra como resultado de la disociacin
o hidrlisis de solutos, son neutralizados mediante titulacin con un
lcali estndar.. Reacciones cido-baseUna reaccin cido-base es una
reaccin de doble desplazamiento que se produce entre un cido y una
base. En ellas se transfieren protones, es decir, iones H+. Un cido
y una base pueden definirse, segn Arrhenius (premio Nobel de
Qumica, 1903): cido es toda sustancia que en disolucin acuosa se
disocia dando iones H+. HCl (aq) Cl- (aq) + H+ (aq) Base es toda
sustancia que en disolucin acuosa se disocia dando iones OH-. NaOH
(aq) Na+ (aq) + OH- (aq)Esta definicin fue generalizada por Brnsted
y Lowry en 1923, siendo un cido toda especie qumica que tiene
tendencia a donar iones H+ y una base la que tiene tendencia a
aceptar iones H+. Es decir, los cidos ceden protones y las bases
los aceptan. Cuando un cido y una base reaccionan en disolucin
acuosa en las proporciones estequiomtricas, pierden sus
propiedades. A esta reaccin se le denomina reaccin de
neutralizacin. Considera el cido clorhdrico, HCl, y el hidrxido de
sodio, NaOH, en disolucin acuosa. Estn disociados y en la disolucin
existen sus iones, Cl-, H+, Na+ y OH-. Los iones H+ y OH- forman
agua y, por tanto, la ecuacin qumica que representa el proceso es:
HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O En general, en las reacciones
de neutralizacin, se obtiene una sal y agua: cido + Hidrxido Sal +
Agua
Para medir la acidez de una disolucin acuosa se utiliza una
escala logartmica llamada escala de pH. Si la disolucin tiene un pH
inferior a 7 es cida y si es superior a 7 es bsica. El 7
corresponde al pH neutro, que es el que tiene el agua pura. El
proceso consiste en la medicin y registro del potencial de la celda
(en milivoltios o pH) despus de la adicin del reactivo (lcali
estndar) utilizando un potencimetro o medidor de pH. Para hallar la
concentracin del analito se construye una curva de titulacin
graficando los valores de pH observados contra el volumen
acumulativo (ml) de la solucin titulante empleada. La curva
obtenida debe mostrar uno o ms puntos de inflexin (punto de
inflexin es aquel en el cual la pendiente de la curva cambia de
signo). La titulacin de un cido fuerte con una base fuerte se
caracteriza por tres etapas importantes: Los iones hidronios estn
en mayor cantidad que los iones hidrxidos antes del punto de
equivalencia. Los iones hidronios e hidrxidos estn presentes en
concentraciones iguales, en el punto de equivalencia. Los iones
hidrxidos estn en exceso, despus del punto de equivalencia.La
titulacin de un cido dbil con una base fuerte se caracteriza por
varias etapas importantes: Al principio, la solucin slo contiene
iones hidronios y existe relacin entre su concentracin y su
constante de disociacin. Despus de agregar varias cantidades de
base, se producen una serie de amortiguadores, donde existe relacin
entre la concentracin de la base conjugada y la concentracin del
cido dbil. En el punto de equivalencia la solucin slo contiene la
forma conjugada del cido, es decir, una sal. Despus del punto de
equivalencia, existe base en exceso. El pH es un trmino universal
que expresa la intensidad de las condiciones cidas o alcalinas de
una solucin. Tiene mucha importancia porque influye en la mayora de
los procesos industriales y ambientales. Los procesos de
tratamiento en los que el pH debe ser considerado, son los procesos
de coagulacin qumica, desinfeccin, ablandamiento de agua y control
de la corrosin, secado de lodos, la oxidacin de ciertas sustancias
como cianuros. La escala de pH se representa de 0 a 14 en la que pH
= 7 representa la neutralidad absoluta.
|-------------------|------------------| 0 7 14 Acido Neutro
Alcalino Las condiciones cidas se incrementan conforme los valores
de pH decrecen, y las condiciones alcalinas se incrementan conforme
el pH se incrementa. PH = -log H+El potencimetro o medidor de pH es
un equipo electrnico que contiene un electrodo de vidrio y lecturas
de 0,1 unidades de pH. Para calibrar el equipo se realiza con
soluciones amortiguadoras (bufer) y siguiendo las instrucciones del
fabricante. El electrodo de vidrio est sujeto a menos interferencia
y es usado en combinacin con un electrodo de referencia o
comparacin (electrodo de Calomel).
MECANISMO DEL MTODO: Determinar la concentracin de soluciones
acuosas. Reportar los cambios significativos de potenciales.
Utiliza un electrodo indicador y uno de referencia. Permite
realizar clculos mediante los resultados arrojados por el pH-metro;
instrumento utilizado para hacer este tipo de anlisis.
2.1.1.2. POTENCIOMETRA DIRECTAEs una tecnicaelectroanalitica
basada en la diferencia de potenciales .Se determina la actividad
del ion en estudio en un determinado momento.Utilizado para hallar
la concentracin de molculas libres en una determinada solucin; que
no indica la totalidad de iones presentes en la solucin.
MECANISMO DEL MTODO: determinar el ph de las soluciones acuosas.
actualmente se emplea para determinar la presencia de los iones que
interesan haciendo uso de electrodos selectivos de iones. las
mediciones potencio mtricas directas son muy tiles para determinar
la actividad de una especie en una mezcla que est en
equilibrio.2.1.1.3. ELECTROGRAVIMETRAEste es un mtodo de anlisis
cuantitativo, se basa en elfenmeno de la electrolisis y consiste en
electrolizar unasolucin de la muestra que se va a analizar, la cual
sedeposita cuantitativamente en los electrodos de la
celdaelectroltica. Esta electrolisis se realiza usando electrodosde
gran superficie en soluciones bien agitadas hasta unaposicin
completa. En la prctica, el electrodo sobre elque se deposita la
especie electro activa, se pesa antes ydespus de la electrolisis,
la diferencia de masaproducida por el material depositado conduce
al resultadofinal.Cuando pasa corriente en una celda electroqumica,
elpotencial de la celda ya no es simplemente la diferenciaentre los
potenciales de los electrodos: el ctodo y elnodo (o potencial
termodinmico).La tcnica funciona muy bien cuando se va a determinar
un metal bastante noble como la plata o el cobre, en muestras que
tengan otros componentes que presenten dificultad para
reducirse.*La instrumentacin para aplicar dicho mtodo es
considerada barata. *La sensibilidad del mtodo se encuentra a la
hora de efectuar la pesada final.
MECANISMO DEL MTODO:*Consiste en determinar la masa inicial de
un ctodo (Comnmente de platino).*Al conectarse al circuito elctrico
es revestido por una capa del metal en estudio.*Se efecta una
segunda pesada del electrodo, y se conoce la masa del analito por
el diferencial de masa del electrodo.*Bsicamente se trata de una
electrlisis potencio mtrica.
2.1.1.4. VOLTAMPEROMETRAEste mtodo se basa enla medida de la
corriente en funcin del potencial aplicado a un electrodo pequeo
sumergido enuna disolucin que contiene una especie electro activa
en condiciones de polarizacin. El consumo de analtico es mnimo,
mientras que en otros mtodos casi todo el analtico se convierte
enproductoLa voltamperometra de redisolucin catdica es un mtodo de
anlisis cuantitativo especfico para el anlisis de trazas de
aniones. Las primeras tcnicas de voltamperometra tuvieron muchos
problemas, que limitaban su viabilidad para el uso diario en la
qumica analtica.
MECANISMO DEL MTODO: Se busca controlar el potencial en voltios
de un electrodo en contacto con el analito, mientras que se mide la
corriente resultante en amperios. Para llevar a cabo este mtodo se
requieren al menos dos electrodos. El electrodo de trabajo, que
hace contacto con el analito, y un segundo electrodo con potencial
conocido acta como la otra semicelda.2.1.1.5. POLAROGRAFALa
Polarografa es una tcnica de anlisis electroqumico que permite
estudiar fenmenos fsico-qumicos. Puede analizar trazas de elementos
metlicos en el orden de 1 a 0.1 ppm. Los mtodos polarogrficos
modificados brindan mayor sensibilidad, con gran exactitud en
mediciones de discriminacin de elementos qumicos, como en
especificacin de concentracin. Es una tcnica que en complemento con
otras tcnicas de anlisis es una herramienta valiosa. Se emplea en
problemas Fsico-Qumicos, como electrlisis, anlisis qumico
elemental, potenciales de ionizacin, cintica de reacciones
electrdicas, clculo del coeficiente de transferencia electrdica,
reversibilidad e irreversibilidad de procesos, cintica de las
reacciones qumicas, reconocimiento decomponentes qumicos de
sustancias acuosas, naturaleza de iones complejos, fenmenos de
adsorcin en el electrodo, entre otros. Esta tcnica de anlisis, se
ha diseado y construido como herramienta didctica y de investigacin
en temas especficos de la Fsico-Qumica y la instrumentacin analtica
en la Licenciatura en Fsica de la Universidad Distrital La
polarografa es un caso especial de voltametra en el que el
microelectrodo es el electrodo de gota de mercurio.
Este mtodo de analisis qumico fue inventado por el checoslovaco
Heyrovsky.
MECANISMO DEL MTODO: Es una forma de electrlisis en la que el
electrodo de trabajo es un micro electro especial (un electrodo de
mercurio EGM). El mtodo consiste en registrar una curva de
corriente-voltaje. (Un voltamograma). En la prctica se estudian ms
las reducciones que las oxidaciones, de esta manera el EGM es
normalmente un ctodo.
2.1.2 MTODOSCONDUCTOMTRICOS2.1.2.1. CONDUCTOMTRICA DIRECTALa
medicin directa de la conductividad es potencialmente un
procedimiento muy sensible para la medicin de concentraciones
inicas, pero debe ser utilizada con cautela, pues cualquier especie
con carga elctrica presente en una solucin contribuir para la
conductancia total.
MECANISMO DEL MTODO: Es un mtodo analtico basado en la conduccin
elctrica de los iones en solucin, que se utiliza para medir la
molaridad de una disolucin, determinada por su carga inica, o
salina, de gran movilidad entre dos puntos de diferente potencial.
Las medidas conductimtricas tambin pueden ser utilizadas para
determinar el punto final de muchas titulaciones, pero el uso est
limitado a sistemas relativamente simples, en los cuales no existe
cantidad excesiva de reactivos presentes.
CAPITULO IIIVENTAJAS DE LOS MTODOS ELECTROQUMICOS Y CAMPOS DE
APLICACIN DE LA ELECTROQUMICA
VENTAJAS:Empleo de equipos simples y poco costosos (elpreciode
laelectricidadaumenta menos rpidamente que el delas
drogasqumicas).Los mtodos electroqumicos son rpidos, de
fcilcontrolautomtico y resultan en buenos rendimientos.Simplicidad
de trabajo: no se forman sub-productos que luego deban ser
eliminados al aislar y purificar ladrogadeseada,
evitndoseoperacionesde extraccin lo que disminuye el costo de
fabricacin.Mayoreficienciaque con reactivos qumicos oxidantes o
reductores convencionalesLos mtodos electroqumicos son
particularmente "verdes" (el reactivos es/son el/los electrn/es y
el electrn es un reactivo no contaminante) APLICACIN:
IMPORTANCIA DE LA ELECTROQUMICA EN EL CAMPO DE CIENCIAS DE LA
SALUD, INDUSTRIA ALIMENTICIA Y MEDIO AMBIENTELa Electroqumica como
ciencia que se encarga de estudiar la transformacin de la energa
elctrica en energa qumica y viceversa, est siendo ampliamente
utilizada en la actualidad debido al desarrollo tecnolgico que
vivimos. Los avances en electrnica y nanotecnologa han permitido la
aparicin de una instrumentacin cada vez ms sofisticada, potenciando
extraordinariamente la investigacin electroqumica experimental.En
la actualidad se requiere cada vez ms de tcnicas analticas y
dispositivos que permitan la deteccin de diferentes sustancias que
afectan la salud de las personas y la calidad de los alimentos y
aguas que consume la poblacin humana. La deteccin de estas
sustancias que atentan contra la calidad de vida del ser humano es
un problema analtico de la mxima importancia en la actualidad
originado por un problema de salud pblica. Las tcnicas
electroqumicas, sensibles y selectivas podran ser utilizadas para
tal fin, y los equipos que se emplean para desarrollarlas son
econmicos si se les compara con los que se utilizan en otras
tcnicas analticas.Por ejemplo, la deteccin de patgenos en la
industria agroalimentaria y en el medioambiente a los bajos niveles
exigidos y con tiempos de anlisis mnimos con el fin de aplicar las
medidas correctoras/sancionadoras pertinentes, requieren mtodos bio
- analticos avanzados basados en el reconocimiento molecular entre
un receptor especfico y el analito.
Los dispositivos analticos que se requieren deben ser capaces de
detectar y en algunos casos de cuantificar patgenos a niveles
trazas presentes en fluidos biolgicos, alimentos y muestras de
inters ambiental, debido al efecto que los mismos pueden causar en
el organismo y en nuestro medio ambiente. El siguiente cuadro nos
muestra el uso desensores electroqumicos para detectar
contaminantes en el agua.
Aluminotermia: soldadura de rales Cuando se hace reaccionar el
aluminio con un xido metlico, se produce una reaccin conocida como
termita o aluminotermia. El proceso fue descubierto por Hans
Goldscmidt a finales del siglo XIX, y en la actualidad se utiliza
en soldadura. La soldadura aluminotrmica es un procedimiento
utilizado en carriles de vas frreas y en otras estructuras.
Consiste en provocar la reduccin del xido de hierro (III) por el
aluminio, proceso fuertemente exotrmico, para obtener hierro y xido
de aluminio. Fe2O3 + 2 Al Al2O3 + 2 FeEn la reaccin de la termita
(aluminotermia), Fe2O3 + 2 Al Al2O3 + 2 Fe, se cumple que: El
aluminio se oxida. El hierro se oxida. El nmero de oxidacin del
aluminio aumenta. El nmero de oxidacin del hierro aumenta. El
aluminio acta como agente reductor, se oxida, su nmero de oxidacin
pasa de 0 a +3, cede tres electrones. El hierro, sin embargo, acta
como agente oxidante, se reduce, su nmero de oxidacin pasa de +3 a
0, gana tres electrones. La polarografa es un mtodo parad terminar
sustancias que se encuentran en concentracionespor debajo de 10-3M.
Es un mtodo que posee unas caractersticas propias y particulares
quela hace muy til para este tipo de determinaciones en comparacin
a otras tcnicasinstrumentales debido a su rapidez, sensibilidad y
precisin, teniendo en cuenta que lapreparacin de la muestra es la
que da mayores problemas.
Esta tcnica nos permite obteneruna exactitud de 5% para
concentraciones que ah entre 10-4M y 10-5M. Esta tcnica nosolo es
aplicable a la industria metalrgica, sino que tambin es una tcnica
que puede serutilizada en qumica nuclear (determinando impurezas en
reactores), industria qumica (anlisis de aguas), medicina,
farmacia, industrias agrcolas, etc.
Mtodos potenciometricos: Aplicacin de la medida de
pH.Determinacin de iones F,Br, CN, S,Cu, Ca, no3,pb,zn; entre
otros, en aguas. Ya que es un mtodo sencillo, de elevada
sensibilidad y amplio intervalo de concentraciones.
Sensores potencio mtricos de gases.- incorporan generalmente una
disolucin electroltica separada de la fase gaseosa a estudiar
mediante una membrana permeable gases, el gas se difunde a travs de
la membrana y reacciona con el electrolito interno del sensor dando
lugar o consumiendo la especie detectable como por ejemplo en los
sensores de NH3, se usa un electrodo de ph en NH4CL.Se disponen
sensores para O2, CO2, S02, NO2, HF, entre otros.
CONCLUSIONES1. La electroqumica es la parte de la qumica que se
encarga del estudio de las reacciones cualitativas y cuantitativas
existentes entre la energa elctrica y las reacciones qumicas.2.
OXIDACIN.- Es el proceso en el cual una especie qumica pierde
electrones y su nmero de oxidacin aumenta. 3. REDUCCIN.- Es el
proceso en el cual una especie qumica gana electrones y su nmero de
oxidacin disminuye. 4. Los mtodos electroqumicos son un conjunto de
tcnicas, mtodos o procesos que parten del fundamento electroqumico,
y se disean bajo el enfoque analtico para conocer las
concentraciones de sustancias de inters (analito) en una
determinada muestra.5. La potenciometra es una de las tantas
tcnicas abarcadas por la electroanaltica. Los mtodos de rasgos
electroanalticos son procesos instrumentales empleados para
distintos anlisis.6. VOLTAMPEROMETRA Este mtodo se basa enla medida
de la corriente en funcin del potencial aplicado a un electrodo
pequeo sumergido enuna disolucin que contiene una especie electro
activa en condiciones de polarizacin.
BIBLIOGRAFIA
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Manual Moderno, Mxico.2000.pg 820 848.
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