Principios y Aplicaciones de los Métodos Electroquímicos

Métodos Electroquímicos: Fundamentos y Aplicaciones

Química Electroanalítica

La Química Electroanalítica se enfoca en los métodos cuantitativos basados en las propiedades eléctricas de una disolución cuando esta forma parte de una celda electroquímica. Un concepto clave es el Límite de Detección (LD), que representa el punto mínimo que se puede medir con exactitud.

Otros conceptos importantes en este campo incluyen:

• Estequiometría
• Transferencia de masa
• Constantes de volumen
• Constantes de equilibrio

Clasificación de los Métodos Electroanalíticos

Métodos Potenciométricos

Se basan en la medida del potencial (E), el cual se relaciona directamente con la concentración de la especie que se está analizando.

Métodos Amperométricos y Voltamperométricos

Implican la medida de la corriente eléctrica al aplicar un potencial. Este potencial puede ser constante (en Amperometría) o variable (en Voltamperometría).

Otros Métodos Electroanalíticos

1. Conductimetría: Medida de la conductividad de una disolución.
2. Electrogravimetría: El analito se convierte en otro compuesto. Mediante una reacción química, este producto se deposita en un electrodo, y posteriormente se pesa.
3. Culombimetría: El analito se somete a una reacción química, convirtiéndose en otro producto. En este caso, se mide la cantidad eléctrica necesaria para que la reacción ocurra.

Profundización en Métodos Potenciométricos

Consisten en la medida del potencial de un electrodo indicador en contacto con la disolución a analizar. Esta medida se realiza siempre respecto a un electrodo de referencia. La respuesta de los electrodos es específica para ciertas especies, y deben cumplir con la Ley de Nernst.

Electrodos de Referencia

Estos electrodos se caracterizan por su capacidad de retornar al potencial original y por poseer propiedades invariables con la temperatura (Tª). Los más comunes son:

1. Electrodo de Hidrógeno (EH): Sirve como referencia para la medida del potencial de una semirreacción. Es poco usado debido a sus condiciones de mantenimiento problemáticas.
2. Electrodo de Calomelanos.
3. Electrodo de Plata/Cloruro de Plata.

Electrodos Indicadores: De Membrana y Metálicos

a) Electrodos Indicadores de Membrana

Existe una gran variedad, incluyendo electrodos selectivos de iones. Difieren en la composición física y química de la membrana. El potencial observado se denomina potencial de unión y se desarrolla en la membrana que separa la disolución del analito de la disolución de referencia.

Tipos:

1. Electrodos de Vidrio: Se utilizan con una disolución a analizar y un líquido inmiscible, midiendo el potencial establecido en la interfase.
2. Electrodos de Estado Sólido: Con membranas selectivas a aniones.
3. Electrodos de Membrana Sensibles a Gas: Contienen un electrodo interno de referencia, una membrana selectiva a gases y una disolución electrolítica.

b) Electrodos Indicadores Metálicos

1. Electrodos de Primer Orden para cationes.
2. Electrodos de Segundo Orden para cationes.
3. Electrodos Indicadores Metálicos Inertes.

Medidas Potenciométricas

Las medidas potenciométricas pueden ser:

• Directas: Realizadas mediante el calibrado del electrodo.
• Valoración: Determinación del punto final mediante un gráfico.

Esta es una técnica: simple, robusta, de elevada sensibilidad y con un amplio intervalo de concentraciones.

Métodos Amperométricos

Se basan en la medida de la corriente a potencial constante (E cte).

Ventajas:

• Elevada sensibilidad.
• Alta selectividad.
• Acoplamiento a HPLC.
• Automatización.

Desventajas:

• Efecto de fatiga del electrodo.
• Corrección de interferencias.
• Efecto matriz.

Métodos Voltamperométricos

Se basan en la medida de la corriente a potencial variable (E variable).

Ventajas:

• Fines cualitativos y cuantitativos.
• Elevada sensibilidad y selectividad.
• Determinación de especies intermedias.