24.1: Introducción a la Coulometría
- Page ID
- 79091
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
La culometría se basa en una electrólisis exhaustiva del analito. Por exhaustivo queremos decir que el analito se oxida o se reduce completamente en el electrodo de trabajo, o reacciona completamente con un reactivo generado en el electrodo de trabajo. Existen dos formas de culometría: la culombiometría de potencial controlado, en la que aplicamos un potencial constante a la celda electroquímica, y la culometría de corriente controlada, en la que pasamos una corriente constante a través de la celda electroquímica.
Durante una electrólisis, la carga total, Q, en culombios, que pasa a través de la celda electroquímica es proporcional a la cantidad absoluta de analito según la ley de Faraday
\[Q=n F N_{A} \label{intro1} \]
donde n es el número de electrones por mol de analito, F es la constante de Faraday (96 487 C mol —1) y N A son los moles de analito. Un culombo es equivalente a un A•seg; así, para una corriente constante, i, la carga total es
\[Q=i t_{e} \label{intro2} \]
donde t e es el tiempo de electrólisis. Si la corriente varía con el tiempo, como lo hace en la coulometría de potencial controlado, entonces la carga total es
\[Q=\int_{0}^{t_e} i(t) d t \label{intro3} \]
En la culometría, monitoreamos la corriente en función del tiempo y usamos la Ecuación\ ref {intro2} o la Ecuación\ ref {intro3} para calcular Q. Conociendo la carga total, entonces usamos la Ecuación\ ref {intro1} para determinar los moles de analito. Para obtener un valor exacto para N A, toda la corriente debe oxidar o reducir el analito; es decir, la culometría requiere 100% de eficiencia de corriente o una medición precisa de la eficiencia de corriente usando un estándar.
La eficiencia de la corriente es el porcentaje de corriente que realmente conduce a la oxidación o reducción del analito.