22: Una introducción a la química electroanalítica
- Page ID
- 78687
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)En los capítulos 6—21 examinamos una amplia gama de técnicas espectroscópicas que aprovechan la interacción entre la radiación electromagnética y la materia. En este capítulo dirigimos nuestra atención a las técnicas electroquímicas en las que el potencial, la corriente o la carga en una celda electroquímica sirve como señal analítica.
Aunque solo hay tres señales electroquímicas fundamentales, hay muchos diseños experimentales posibles, demasiados, de hecho, para cubrirlos adecuadamente en un libro de texto introductorio. La división más simple de las técnicas electroquímicas es entre técnicas a granel, en las que medimos una propiedad de la solución en la celda electroquímica, y técnicas interfaciales, en las que el potencial, corriente o carga depende de las especies presentes en la interfaz entre un electrodo y la solución en la que se sienta. La medición de la conductividad de una solución, que es proporcional a la concentración total de iones disueltos, es un ejemplo de una técnica electroquímica masiva. Una determinación del pH usando un electrodo de pH es un ejemplo de una técnica electroquímica interfacial. Solo los métodos electroquímicos interfaciales reciben mayor consideración en este libro de texto. En este capítulo ofrecemos una introducción a la electroquímica, introduciendo ideas relevantes para comprender los métodos electroanalíticos específicos introducidos en los Capítulos 23-25.
- 22.1: Celdas Electroquímicas
- La celda electroquímica consta de dos medias celdas, cada una de las cuales contiene un electrodo sumergido en una solución de iones cuyas actividades determinan el potencial del electrodo. Un puente salino que contiene un electrolito inerte, como KCl, conecta las dos medias celdas. Los extremos del puente salino se fijan con fritas porosas, que permiten que los iones del electrolito se muevan libremente entre las medias celdas y el puente salino. Este movimiento de iones en el puente salino completa el circuito eléctrico.
- 22.2: Potenciales en Celdas Electroanalíticas
- Si una celda electroquímica está en equilibrio, no hay corriente y el potencial es fijo. Si cambiamos el potencial, la corriente fluye a medida que el sistema se mueve a su nueva posición de equilibrio. Alternativamente, podemos pasar una corriente a través de la celda y efectuar un cambio en el potencial. Si elegimos controlar el potencial, entonces debemos aceptar la corriente resultante, y debemos aceptar el potencial resultante si elegimos controlar la corriente.
- 22.3: Potenciales de electrodo
- El potencial de una celda electroquímica es la diferencia entre el potencial en el cátodo y el potencial en el ánodo donde ambos potenciales se definen en términos de una reacción de reducción (y se denominan potenciales de reducción).
- 22.4: Cálculo de potenciales celulares a partir de potenciales de electrodos
- El potencial de una celda electroquímica es la diferencia entre los potenciales de electrodo del cátodo y el ánodo.
- 22.5: Corrientes en Celdas Electroquímicas
- La mayoría de las técnicas electroquímicas se basan en controlar la corriente y medir el potencial resultante, o controlar el potencial y medir la corriente resultante; solo la potenciometría mide un potencial en condiciones donde esencialmente no hay corriente. Comprender la relación entre la corriente y el potencial es importante. Aunque, los potenciales medidos experimentalmente pueden diferir de sus valores termodinámicos por una variedad de razones que describimos aquí.
- 22.6: Tipos de Métodos Electroanalíticos
- Dividimos las técnicas electroquímicas en técnicas estáticas y dinámicas. En una técnica estática no permitimos que la corriente pase a través de la celda electroquímica y, como resultado, las concentraciones de todas las especies permanecen constantes. Las técnicas dinámicas, en las que permitimos que la corriente fluya y fuerce un cambio en la concentración de especies en la celda electroquímica, comprenden el mayor grupo de técnicas electroquímicas interfaciales.