Potenciométrica e Condutimetria

This work is about Potentiometric and conductometry.

1. Potenciométrica e condutimetria Trabalho realizado por: André Rocha nº2 João Maia nº7 Maria Inês Teixeira nº8

2. Eletroanalítica Eletroanalítica compreende um grupo de métodos analíticos baseado nas propriedades elétricas de um analito em solução. Propriedades elétricas : Corrente Resistência Diferença de Potencial Carga Em alguns casos as propriedades elétricas são medidas em função do tempo Vantagens: Baixos limites de deteção, especiação química, instrumentação barata e pequenos volumes de amostra de analito .

3. Células eletroquímicas Uma célula eletroquímica é um dispositivo que permite a conversão de energia química em energia eléctrica através de reacções de oxidação – redução que ocorrem na interface eléctrodo / solução. As reacções redox que ocorrem são espontâneas.

4. Uma célula eletroquímica consiste em dois condutores chamados elétrodos, cada um deles imerso numa solução eletrolítica Oxidação Redução

5. Tipos de células eletroquímicas Galvânicas Armazenam energia elétrica Ocorrem nos elétrodos tendem a prosseguir espontaneamente e produzem um fluxo de eletrões através de um condutor externo Eletrolíticas Requerem uma fonte externa de energia para a sua operação. Podem ser reversíveis ou irreversíveis A inversão da corrente reverte a reação da célula A inversão da corrente provoca a ocorrência de uma semi-reação diferente em um ou ambos os elétrodos.

6. O potencial de uma célula eletroquímica O potencial da célula ( E célula ) de uma célula eletroquímica é calculado a partir dos potenciais de eletrodo (potenciais de redução) das semi-reação respectivas. Assim sendo: E célula = E cátodo – E ânodo

7. Potenciometria

8. O que é? A potenciometria ou método potenciométrico de análise química. Baseia-se na medida da diferença de potencial de uma célula eletroquímica na ausência de corrente.

9. Em que se Baseia? Baseia na medida da força eletromotriz de uma célula galvânica. Este processo utiliza uma única medida do potencial de elétrodo para determinar a concentração de uma espécie iónica em solução designa-se como potenciometia direta .

10. A análise potenciométrica engloba duas técnicas analíticas : A potenciometria direta A titulação potenciométrica

11. Potenciométria direta È determinada a atividade de uma dada espécie iónica a partir da medida da f.e.m ( força eletrometriz ) de uma célula galvânica que contém um elétrodo indicador ou elétrodo de trabalho (normalmente um elétrodo seletivo ) e um eléctrodo de referência.

12. Vantagens Uma das vantagens da potenciometria direta é que as medidas são feitas sem que as soluções sejam afeta .

13. Desvantagens / limitações Forte dependência com a força iónica do meio Requer um maior tempo de análise Interferências e envenenamento de elétrodos Maior custo de análises Obstrução por proteínas e outros

14. Titulação potenciométrica M ede-se a variação do potencial do eléctrodo indicador em relação ao eléctrodo de referência em função do volume do titulante adicionado na solução.

15. Titulação potenciometrica de neutralização Geralmente o elétrodo de vidro é utilizado como elétrodo indicadores combinado com o elétrodo de referencia. Podem ser usados outros elétrodos como o de hidrogénio entre ouros associados a elétrodos de referencia.

16. Titulação potenciometrica de Redox Reação de redox entre o analito e o titulante. As reações : Devem ser rápidas Quantitativas Apresentam espectrometria definida invariável

17. Para se realizar uma potenciometria necessita-se de … Um eléctrodo de referência; Um eléctrodo indicador ou de trabalho; Um dispositivo para medir os potenciais, ou seja, um potenciômetro .

18. São dispositivos elétricos têm a sua resistência elétrica alterada mecanicamente. São muito usados para controlar ou alterar as características de entrada ou saída de aparelhos eletrônicos. São também conhecidos como resistores variáveis, ou ainda, reóstatos. Potenciometro

19. Eléctrodo indicador ou de trabalho Muito usado em análises químicas, sendo o mais comum o eletrodo de pH . Consiste basicamente em uma pequena câmara, contendo um eletrodo inerte, envolto num eletrólito e que se comunica com a solução externa por uma membrana que permite a passagem apenas do ião que será analisado.

20. Tipos de indicadores Indicadores metálicos Indicadores de membrana Eletrodos de Membrana de Íon-Seletivo Eletrodo de vidro para medida de pH Eletrodo Combinado de Vidro

21. Eléctrodo de referencia Consiste numa semi-pilha , ligada à solução em medição por uma membrana porosa ("ponte salina"), e que é capaz de, através de uma reação química ,conhecida a concentração, fornecer um potencial elétrico padrão para uma medida de diferença de potencial. Os mais comuns são calomelano e prata-cloreto de prata.

22. Os eletrodos de referência devem:   Ser reversíveis e obedecer a equação de Nernst ; Exibir um potencial constante com o tempo; Retornar ao seu potencial original após ser submetido a pequenas correntes;

23. Tipos de eletrodos de referencia Eletrodo de prata/cloreto de prata Eletrodo de calomelano Eletrodo de hidrogénio

24. Aplicações Laboratórios clínicos determinam gases sanguíneos como indicadores no diagnostico de doenças. Os oceanógrafos determinam dióxido de carbono e outras propriedades relacionadas em água do mar Estudos fundamentais para se determinar constantes de equilíbrio termodinâmicas, tais como Ka , Kb e Kps .

25. Condutimetria

26. Baseiam-se nos fenômenos que ocorrem no seio da solução . A condutimetria mede a condutância de soluções iônicas. A condução da eletricidade através das soluções iônicas é devida à migração de íons positivos e negativos com aplicação de um campo eletrostático. A condutância da solução iônica depende do número de íons presentes, bem como das cargas e das mobilidades dos íons. A condutância elétrica de uma solução é a soma das condutâncias individuais da totalidade das espécies iônicas presentes. Métodos condutimétricos

27. A Condutimetria pode ser dividida em : Condutividade iónica equivalente Condutividade electrolítica

28. Condutividade iónica equivalente D epende da temperatura, sendo que o seu valor aumenta em aproximadamente 2 % conforme o aumento de temperatura , de modo que, em trabalhos de precisão, deve-se imergir as celas em na solução à temperatura constante . Qualquer temperatura é satisfatória desde que se mantenha constante durante a experiência.

29. Condutividade eletrolítica É uma importante propriedade dos iões que fornece informação quantitativa em relação às contribuições relativas dos iões às medidas de condutância.

30. Podemos também dividir a condutimetria em: Condutimetria direta Titulação condutimétrica

31. Condutimetria direta Correlaciona a condutância específica com a concentração de um eletrólito. Tem aplicação muito limitada devido à falta de especificidade da medida de condutância.

32. Titulação condutométrica As curvas são traçadas através da condutância em função do volume do titulante adicionado. As curvas consistem em regiões lineares antes e depois do ponto final. As duas partes lineares são extrapoladas para os seus pontos de intersecção no ponto final. Assim como em outras titulações, o ponto final do volume é usado para calcular a quantidade ou a concentração da análise que foi inicialmente apresentado.

33. Aplicações da titulação condutimétrica Ácido forte com base forte A condutância inicialmente diminui, em virtude da substituição do iao hidrogénio pelo cátião do titulante e depois do ponto de equivalência cresce rapidamente com a adição de excesso de álcali forte, em virtude do grande valor de   do ião hidróxido .

34. Ácido forte com base fraca A titulação de um ácido forte por uma base moderadamente fraca (K b = 10 -5 ) pode ser ilustrada pela neutralização do ácido sulfúrico diluído por uma solução diluída de amonia. O primeiro segmento da curva reflete o desaparecimento dos ião hidrogénio durante a neutralização No ponto final, o gráfico fica quase horizontal, pois o excesso de amonia aquosa não está apreciavelmente ionizado na presença de sulfato de amonio.

35. Ácido fraco com base forte Neste caso, a forma da curva dependerá da concentração do ácido e da sua constante de ionização K a . Assim , na neutralização do ácido acético (K a  1,8 . 10 -5 ) com solução de hidróxido de sódio, o sal formado na primeira parte da titulação (acetato de sódio) tende a reprimir a ionização do ácido acético ainda presente na solução, de modo que a condutância diminui. A elevação da concentração do sal, no entanto, tende a provocar um aumento da condutância.

36. Condutivímetros Material de laboratório que permite a medição de condutividade de diversas amostras; Muito utilizado em medições que necessitam de precisão; Vantagem: indica a compressão automática da temperatura (de 0Cº a 100Cº)

37. Células de condutância Condutivímetro Solução de calibração

38. Sensor de temperatura Célula de condutância Condutivímetro

39. Lei de Ohm Designada em homenagem ao seu formulador Georg Simon Ohm. Indica que a diferença de potencial ( V ) entre dois pontos de um condutor é proporcional à corrente elétrica ( I ).

40. É a diferença de potencial elétrico medida em Volts É a intensidade da corrente elétrica medida em Ampères É a resistência elétrica do circuito medida em Ohms

41. A lei de Ohm afirma que a corrente i (em Ampères) que passa por um condutor é diretamente proporcional à força eletromotriz E (em volts) e inversamente proporcional à resistência R (em ohms) do condutor:

42. O inverso da resistência é a condutância (G); E sta grandeza é medida em inverso de ohm ( mho ou  -1 ) e tem o nome, recomendado no SI, de siemens (S ). A resistência de uma amostra de material homogêneo , de comprimento l e área de secção reta a constante, é dada por:  é uma propriedade característica do material, a resistividade

43. FIM