QAI-I -- Potenciometría , que es la potenciómetria
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Sep 16, 2025
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About This Presentation
Potenciómetria
Slide Content
Potenciometría
1612 QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL I (MELEC -MEC)
PROFESOR: ZURISADAI PADILLA GÓMEZ
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 1
1612 QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL I (MELEC -MEC)
PROFESOR: ZURISADAI PADILLA GÓMEZ
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 1
Reacciones redox y electroquímicas
En ambas reacciones hay un cambio de electrones.
En la reacción redoxel intercambio se da de forma directa
entre los reactivos.
En la reacción electroquímicael intercambio se da a través de
un conductor eléctrico.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 3
En ambas reacciones hay un cambio de electrones.
En la reacción redoxel intercambio se da de forma directa
entre los reactivos.
En la reacción electroquímicael intercambio se da a través de
un conductor eléctrico.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 3
Celdas electroquímicas.
Para que suceda el transporte eléctrico se requiere una celda
electroquímica.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 4
Para que suceda el transporte eléctrico se requiere una celda
electroquímica.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 4
Celdas electroquímicas.
Los sistemas por separado se denominan semiceldaso
medias celdas.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 5
Los sistemas por separado se denominan semiceldaso
medias celdas.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 5
Celdas electroquímicas.
Clasificación:
Silareacciónelectroquímicaesespontáneasedenomina
celdagalvánica(conseparación)ovoltaica(sinseparación).
Encasoquelareacciónelectroquímicaseanoespontánea,se
tratadeunaceldaelectrolítica.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 6
Clasificación:
Silareacciónelectroquímicaesespontáneasedenomina
celdagalvánica(conseparación)ovoltaica(sinseparación).
Encasoquelareacciónelectroquímicaseanoespontánea,se
tratadeunaceldaelectrolítica.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 6
Celdas electroquímicas.
Criterios de espontaneidad.
D D
∆�=−��∆�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 7
Criterios de espontaneidad.
D D
∆�=−��∆�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 7
Celdas electroquímicas.
Criterios de espontaneidad.
Indicar si las siguientes reacciones son espontáneas o no.
�??????
2+??????
1→ D
�??????
2+??????
3→ D
�??????
1+??????
2→ D
�??????
3+??????
1→ D
�??????
1+??????
3→ D
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 8
Criterios de espontaneidad.
Indicar si las siguientes reacciones son espontáneas o no.
�??????
2+??????
1→ D
�??????
2+??????
3→ D
�??????
1+??????
2→ D
�??????
3+??????
1→ D
�??????
1+??????
3→ D
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 8
Medición del potencial →Potenciometría
Del ejercicio anterior observamos que el potencial se mide
siempre de la siguiente forma:
∆�=�
�????????????�����−�
??????������??????
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 9
Del ejercicio anterior observamos que el potencial se mide
siempre de la siguiente forma:
∆�=�
�????????????�����−�
??????������??????
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 9
Medición del potencial →Potenciometría
El oxidantese reduceen el cátodo.
El reductorse oxidaen el ánodo.
�°
??????�
2+
/??????�
0=0.34??????/���
�°
��
2+
/��
0=−0.76??????/���
��??????+????????????
�+
��→??????????????????+��
�+
(��)
∆�°=1.10??????
∆�=�
�????????????�����−�
??????������??????
∆�=�
�á����−�
���
∆�=�
??????�����??????ó�−�
�????????????���??????ó�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 10
El oxidantese reduceen el cátodo.
El reductorse oxidaen el ánodo.
�°
??????�
2+
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0=0.34??????/���
�°
��
2+
/��
0=−0.76??????/���
��??????+????????????
�+
��→??????????????????+��
�+
(��)
∆�°=1.10??????
∆�=�
�????????????�����−�
??????������??????
∆�=�
�á����−�
���
∆�=�
??????�����??????ó�−�
�????????????���??????ó�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 10
Medición del potencial →Potenciometría
Para condiciones NO estándar, el potencial de cada semicelda
se calcula usando la ecuación de Nernst.
�
????????????/??????=�º
????????????/??????+
????????????
��
��
????????????
??????
=�°
????????????/??????+
�.��??????�
�
��??????
????????????
??????
??????=��℃
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 11
Para condiciones NO estándar, el potencial de cada semicelda
se calcula usando la ecuación de Nernst.
�
????????????/??????=�º
????????????/??????+
????????????
��
��
????????????
??????
=�°
????????????/??????+
�.��??????�
�
��??????
????????????
??????
??????=��℃
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 11
Notación de celdas
Primero se escribe la semiceldadel ánodoy se finaliza con el
cátodo.
En cada fase se colocan todas las especies relevantespara el
potencial de la celda, su estado de agregación y concentración
o presión parcial (cuando aplique)
El símbolo |representa una interfase.
El símbolo | |representa una unión por puente salino o
membrana
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 12
Primero se escribe la semiceldadel ánodoy se finaliza con el
cátodo.
En cada fase se colocan todas las especies relevantespara el
potencial de la celda, su estado de agregación y concentración
o presión parcial (cuando aplique)
El símbolo |representa una interfase.
El símbolo | |representa una unión por puente salino o
membrana
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 12
Notación de celdas
Ejemplo de la celda de Daniell
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 13
Ejemplo de la celda de Daniell
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 13
Notación de celdas
Se tiene una semiceldaque contiene una mezcla de iones
permanganato 0.2 mol/L y manganeso (II) 0.5 mol/L con un pH
de 0 y en ella está sumergida una placa de platino.
Esta semiceldase une por un puente salino a una semicelda
que tiene un alambre de hierro sumergido en una disolución
con hierro (II) 1.2 mol/L.
❑Escriba la notación de la celda completa, considerando que
se trata de una celda galvánica.
❑Calcule el potencial de la celda.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 14
Se tiene una semiceldaque contiene una mezcla de iones
permanganato 0.2 mol/L y manganeso (II) 0.5 mol/L con un pH
de 0 y en ella está sumergida una placa de platino.
Esta semiceldase une por un puente salino a una semicelda
que tiene un alambre de hierro sumergido en una disolución
con hierro (II) 1.2 mol/L.
❑Escriba la notación de la celda completa, considerando que
se trata de una celda galvánica.
❑Calcule el potencial de la celda.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 14
Notación de celdas
Feº(s) | Fe
2+
(ac), 1.2 mol/L || MnO
4
_
(ac), 0.2 mol/L; Mn
2+
(ac), 0.5
mol/L; H
+
(ac), 1.0 mol/L | Ptº(s)
DE = 1.94 V
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 15
Feº(s) | Fe
2+
(ac), 1.2 mol/L || MnO
4
_
(ac), 0.2 mol/L; Mn
2+
(ac), 0.5
mol/L; H
+
(ac), 1.0 mol/L | Ptº(s)
DE = 1.94 V
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 15
Potencial: dependencia de la concentración
Suponga ahora la siguiente celda:
Feº(s) | Fe
2+
(ac), 1.0 mol/L || Cu
2+
(ac), xmol/L | Cuº(s)
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 16
�
á��=�°
??????�
2+
/??????�
0 �
�á�=�°
??????�
2+
/??????�
0+0.03log(??????)
∆�
��??????=�
�á�−�
�
∆�
��??????=�°
??????�
2+
/??????�
0+0.03log(??????)−�°
??????�
2+
/??????�
0
∆�
��??????=∆�°
??????�|??????�+0.03log(??????)=∆�°
??????�|??????�−0.03??????????????????
Suponga ahora la siguiente celda:
Feº(s) | Fe
2+
(ac), 1.0 mol/L || Cu
2+
(ac), xmol/L | Cuº(s)
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 16
�
á��=�°
??????�
2+
/??????�
0 �
�á�=�°
??????�
2+
/??????�
0+0.03log(??????)
∆�
��??????=�
�á�−�
�
∆�
��??????=�°
??????�
2+
/??????�
0+0.03log(??????)−�°
??????�
2+
/??????�
0
∆�
��??????=∆�°
??????�|??????�+0.03log(??????)=∆�°
??????�|??????�−0.03??????????????????
Potencial: dependencia de la concentración
Se observa una
dependencia
directamente
proporcional (lineal) entre
el logaritmo de la
concentración y el
potencial de celda
medido.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 17
∆�
��??????=∆�°
??????�|??????�−0.03??????????????????
=0.78−0.03??????????????????
Se observa una
dependencia
directamente
proporcional (lineal) entre
el logaritmo de la
concentración y el
potencial de celda
medido.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 17
∆�
��??????=∆�°
??????�|??????�−0.03??????????????????
=0.78−0.03??????????????????
Potencial: dependencia de la concentración
Se observa una
dependencia
directamente
proporcional (lineal) entre
el logaritmo de la
concentración y el
potencial de celda
medido.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 18
∆�
��??????=∆�°
??????�|??????�−0.03??????????????????
=0.78−0.03??????????????????
Se observa una
dependencia
directamente
proporcional (lineal) entre
el logaritmo de la
concentración y el
potencial de celda
medido.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 18
∆�
��??????=∆�°
??????�|??????�−0.03??????????????????
=0.78−0.03??????????????????
Potencial: dependencia de la concentración
Se observa una
dependencia
directamente
proporcional (lineal) entre
el logaritmo de la
concentración y el
potencial de celda
medido.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 19
∆�
��??????=∆�°
??????�|??????�−0.03??????????????????
=0.78−0.03??????????????????
Se observa una
dependencia
directamente
proporcional (lineal) entre
el logaritmo de la
concentración y el
potencial de celda
medido.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 19
∆�
��??????=∆�°
??????�|??????�−0.03??????????????????
=0.78−0.03??????????????????
Potencial: dependencia de la concentración
El sencillosistema anterior permite ilustrar la utilidad de una
medición potenciométrica para cuantificar una concentración.
Esto es, concretamente, el principio empleado en
potenciometría.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 20
El sencillosistema anterior permite ilustrar la utilidad de una
medición potenciométrica para cuantificar una concentración.
Esto es, concretamente, el principio empleado en
potenciometría.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 20
Potenciometría: Consideraciones importantes.
Se usa una celda electroquímica. La medición del potencial se
realiza como se indica:
∆�=�
�á����−�
���
El potencial del ánododebe ser constante. Cuando esto se
cumple el ánodo se denomina electrodo de referencia (ER).
❑ Se debe usar un sistema con un par redoxy tratar de
asegurar que su composición sea constante en el tiempo
(compartimentalizado).
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 21
Se usa una celda electroquímica. La medición del potencial se
realiza como se indica:
∆�=�
�á����−�
���
El potencial del ánododebe ser constante. Cuando esto se
cumple el ánodo se denomina electrodo de referencia (ER).
❑ Se debe usar un sistema con un par redoxy tratar de
asegurar que su composición sea constante en el tiempo
(compartimentalizado).
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 21
Potenciometría: Consideraciones importantes.
El potencial del cátodoserá variabledependiendo de la
concentraciónde las especies ahí presentes (analitos).
En este caso el cátodo se denomina electrodo de trabajo (ET)
o electrodo indicador (EI).
De esta manera el potencial de celda queda en función
únicamente del analito presente en el ET.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 22
El potencial del cátodoserá variabledependiendo de la
concentraciónde las especies ahí presentes (analitos).
En este caso el cátodo se denomina electrodo de trabajo (ET)
o electrodo indicador (EI).
De esta manera el potencial de celda queda en función
únicamente del analito presente en el ET.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 22
Potenciometría: Consideraciones importantes.
¿Qué sucede cuando el potencial de celda es negativo?
Nada, las concentraciones se mantienen porque NO hay
reacción electroquímica espontánea.
¿Qué sucede cuando el potencial de celda es positivo?
Si se conecta en corto circuito, habrá reacción
electroquímica y esto cambiará las concentraciones en ET y ER,
lo cual hará que el potencial de celda cambie.
Para ello se usa un potenciómetro de alta impedancia
(resistencia)
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 23
¿Qué sucede cuando el potencial de celda es negativo?
Nada, las concentraciones se mantienen porque NO hay
reacción electroquímica espontánea.
¿Qué sucede cuando el potencial de celda es positivo?
Si se conecta en corto circuito, habrá reacción
electroquímica y esto cambiará las concentraciones en ET y ER,
lo cual hará que el potencial de celda cambie.
Para ello se usa un potenciómetro de alta impedancia
(resistencia)
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 23
Clasificación de electrodos metálicos
Clase I
Formadosporunmetalsumergidoenuna
disolucióndelcatióndelmismometal.
Ejemplos:
•Znº(s) | Zn
2+
(ac)
•Agº(s) | Ag
+
(ac)
Útiles como ET para cationes metálicos
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 24
�
Τ??????
�+
??????º
=�º
Τ??????
�+
??????º
+
????????????
��
��[??????
�+
]
Mº(s)
M
n+
(ac)
Clase I
Formadosporunmetalsumergidoenuna
disolucióndelcatióndelmismometal.
Ejemplos:
•Znº(s) | Zn
2+
(ac)
•Agº(s) | Ag
+
(ac)
Útiles como ET para cationes metálicos
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 24
�
Τ??????
�+
??????º
=�º
Τ??????
�+
??????º
+
????????????
��
��[??????
�+
]
Mº(s)
M
n+
(ac)
Clasificación de electrodos metálicos
Clase II
Formadosporunmetalrecubiertoporunasalpoco
solublequecontienealcatióndelmetal,sumergido
enunadisolucióndelanióndelasal.
Ejemplos:
•Hgº(l) | Hg
2Cl
2(s) | Cl
–
(ac)
•Agº(s) | AgCl (s) | Cl
–
(ac)
Útiles como ET para aniones y como ER.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 25
Mº(s)
X
n-
(ac)
M
aX
b(s)
�Τ??????�??????�??????º=�º Τ??????�??????�??????º+
????????????
��
��
�
??????
�−
Clase II
Formadosporunmetalrecubiertoporunasalpoco
solublequecontienealcatióndelmetal,sumergido
enunadisolucióndelanióndelasal.
Ejemplos:
•Hgº(l) | Hg
2Cl
2(s) | Cl
–
(ac)
•Agº(s) | AgCl (s) | Cl
–
(ac)
Útiles como ET para aniones y como ER.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 25
Mº(s)
X
n-
(ac)
M
aX
b(s)
�Τ??????�??????�??????º=�º Τ??????�??????�??????º+
????????????
��
��
�
??????
�−
Clasificación de electrodos metálicos
Clase III
Formadosporunmetalinertesumergidoenuna
disoluciónquecontieneunparredox;ambas
especiessonsolubles.
Ejemplos:
•Auº(s) | Ce
4+
(ac); Ce
3+
(ac)
•Ptº(s) | [Fe(CN)
6]
3–
(ac); [Fe(CN)
6]
4–
(ac)
Útiles como ET para pares Ox/R y como ER
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 26
Mº(s)
R (ac)
Ox (ac)
�
????????????/??????=�º
????????????/??????+
????????????
��
��
????????????
??????
Clase III
Formadosporunmetalinertesumergidoenuna
disoluciónquecontieneunparredox;ambas
especiessonsolubles.
Ejemplos:
•Auº(s) | Ce
4+
(ac); Ce
3+
(ac)
•Ptº(s) | [Fe(CN)
6]
3–
(ac); [Fe(CN)
6]
4–
(ac)
Útiles como ET para pares Ox/R y como ER
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 26
Mº(s)
R (ac)
Ox (ac)
�
????????????/??????=�º
????????????/??????+
????????????
��
��
????????????
??????
Detalles con electrodos metálicos
Suprincipiodeoperaciónesunequilibrioredox.
Hastaahoraloshemosmodeladoconunaecuación
termodinámica(EcuacióndeNernst)
Nosehaconsideradootrosefectos:
❑Cinética(cuántotardaenalcanzarelequilibrio)
❑Procesoscolaterales(adsorción,pasivación,reacción
química)
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 27
Suprincipiodeoperaciónesunequilibrioredox.
Hastaahoraloshemosmodeladoconunaecuación
termodinámica(EcuacióndeNernst)
Nosehaconsideradootrosefectos:
❑Cinética(cuántotardaenalcanzarelequilibrio)
❑Procesoscolaterales(adsorción,pasivación,reacción
química)
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 27
Detalles con electrodos metálicos
Silacinéticaesmuylenta,elusodelelectrodonoespráctico.
Encasoquelacinéticasearazonablementerápida,sepuede
apoyaralsistemaconagitaciónparaqueelequilibrioal
electrodoseestablezcamáspronto.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 28
Silacinéticaesmuylenta,elusodelelectrodonoespráctico.
Encasoquelacinéticasearazonablementerápida,sepuede
apoyaralsistemaconagitaciónparaqueelequilibrioal
electrodoseestablezcamáspronto.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 28
Detalles con electrodos metálicos
Lasadsorcionespuedenhacerqueelelectrodonodistinga
cambiosdeconcentración.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 29
Lasadsorcionespuedenhacerqueelelectrodonodistinga
cambiosdeconcentración.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 29
Detalles con electrodos metálicos
Lapasivaciónocurrecuandolasuperficiedelmetalqueda
cubiertaporunmaterialdistintoalpropiometal.
Puededarseporadsorción(porejemplo,desustancias
orgánicas)
Puedeserelresultadodereaccionesquímicas(oxidaciones)
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 30
4�??????�+3�
2????????????→2�??????
2�
3(�)
Lapasivaciónocurrecuandolasuperficiedelmetalqueda
cubiertaporunmaterialdistintoalpropiometal.
Puededarseporadsorción(porejemplo,desustancias
orgánicas)
Puedeserelresultadodereaccionesquímicas(oxidaciones)
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 30
4�??????�+3�
2????????????→2�??????
2�
3(�)
Detalles con electrodos metálicos
Variasreaccionesquímicaspuedendeteriorarodañarlos
electrodosmetálicos.Muchosdeellossonmuysensiblesa:
❑Agua(metalesalcalinosyalgunosalcalinotérreos)
❑Mediosácidos(Zn,Fe,ytodosaquellosconEº<0.00V/ENH)
❑Oxidantescomunescomonitratosyhalógenos.
Loanteriorlimitamuchoelusodeelectrodosmetálicos(ClaseI).
¿Habráotraformarealizarpotenciometríaparacationes?
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 31
Variasreaccionesquímicaspuedendeteriorarodañarlos
electrodosmetálicos.Muchosdeellossonmuysensiblesa:
❑Agua(metalesalcalinosyalgunosalcalinotérreos)
❑Mediosácidos(Zn,Fe,ytodosaquellosconEº<0.00V/ENH)
❑Oxidantescomunescomonitratosyhalógenos.
Loanteriorlimitamuchoelusodeelectrodosmetálicos(ClaseI).
¿Habráotraformarealizarpotenciometríaparacationes?
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 31
Electrodos de membrana: Selectivos a iones (ISE)
Estoselectrodosaprovechanotroequilibrio:intercambio
iónicoenunamembranaselectiva.
Elequilibriodeintercambiodependedelaconcentraciónen
faseacuosa.
Esteequilibriopermitiráunadistribucióndesigualdecargasen
lasfases(zonadeinterfase);esdecir,semanifiestaunpotencial.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 32
�
+
(????????????)⇄�
+
(�??????�)
Estoselectrodosaprovechanotroequilibrio:intercambio
iónicoenunamembranaselectiva.
Elequilibriodeintercambiodependedelaconcentraciónen
faseacuosa.
Esteequilibriopermitiráunadistribucióndesigualdecargasen
lasfases(zonadeinterfase);esdecir,semanifiestaunpotencial.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 32
�
+
(????????????)⇄�
+
(�??????�)
Electrodos de membrana: Selectivos a iones (ISE)
¿Cómoserelacionaestepotencialdeinterfaseconla
concentraciónenunadelasfases?
Considérensedosceldasseparadasmedianteunamembrana
semipermeable.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 33
a b
??????
??????
�,(�)
+????????????ln??????
??????
�
+??????�??????
(�)
??????
??????
�,(�)
+????????????ln??????
??????
�
+??????�??????
(�)
¿Cómoserelacionaestepotencialdeinterfaseconla
concentraciónenunadelasfases?
Considérensedosceldasseparadasmedianteunamembrana
semipermeable.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 33
a b
??????
??????
�,(�)
+????????????ln??????
??????
�
+??????�??????
(�)
??????
??????
�,(�)
+????????????ln??????
??????
�
+??????�??????
(�)
Electrodos de membrana: Selectivos a iones (ISE)
Alalcanzarelequilibriosecumpleque:
??????
??????
(�)
=??????
??????
(�)
??????
??????
�,(�)
+????????????ln??????
??????
�
+??????�??????
(�)
=??????
??????
�,(�)
+????????????ln??????
??????
�
+??????�??????
(�)
??????�??????
�
−??????�??????
�
=??????
??????
�,�
−??????
??????
�,�
+????????????ln??????
??????
�
−????????????ln??????
??????
�
∆??????
�
�
=??????
�
−??????
�
=
??????
??????
�,�
−??????
??????
�,�
??????�
+
????????????
??????�
ln??????
??????
�
−
????????????
??????�
ln??????
??????
�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 34
Alalcanzarelequilibriosecumpleque:
??????
??????
(�)
=??????
??????
(�)
??????
??????
�,(�)
+????????????ln??????
??????
�
+??????�??????
(�)
=??????
??????
�,(�)
+????????????ln??????
??????
�
+??????�??????
(�)
??????�??????
�
−??????�??????
�
=??????
??????
�,�
−??????
??????
�,�
+????????????ln??????
??????
�
−????????????ln??????
??????
�
∆??????
�
�
=??????
�
−??????
�
=
??????
??????
�,�
−??????
??????
�,�
??????�
+
????????????
??????�
ln??????
??????
�
−
????????????
??????�
ln??????
??????
�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 34
Electrodos de membrana: Selectivos a iones (ISE)
∆??????
�
�
=??????
�
−??????
�
=
??????
??????
�,�
−??????
??????
�,�
??????�
+
????????????
??????�
ln??????
??????
�
−
????????????
??????�
ln??????
??????
�
Supóngasequelacomposiciónenalfaesconstante.Entonces:
∆??????
�
�
=∆�=??????+
????????????
??????�
ln??????
??????
�
ConT=25ºC:
∆??????
�
�
=∆�=??????+
0.0592
??????
log??????
??????
�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 35
∆??????
�
�
=??????
�
−??????
�
=
??????
??????
�,�
−??????
??????
�,�
??????�
+
????????????
??????�
ln??????
??????
�
−
????????????
??????�
ln??????
??????
�
Supóngasequelacomposiciónenalfaesconstante.Entonces:
∆??????
�
�
=∆�=??????+
????????????
??????�
ln??????
??????
�
ConT=25ºC:
∆??????
�
�
=∆�=??????+
0.0592
??????
log??????
??????
�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 35
Electrodos de membrana: Selectivos a iones (ISE)
Seobtieneunaecuaciónquemuestraqueloscambiosenel
potencialmedidodependerándelaconcentracióndelionde
interésenunladodelamembrana.
∆??????
�
�
=∆�=??????+
0.0592
??????
log??????
??????
�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 36
Seobtieneunaecuaciónquemuestraqueloscambiosenel
potencialmedidodependerándelaconcentracióndelionde
interésenunladodelamembrana.
∆??????
�
�
=∆�=??????+
0.0592
??????
log??????
??????
�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 36
Aportaciones adicionales al potencial
Deltratamientodelasexpresionesseobservaquelaconstante
??????depende,enprimerainstanciade:
❑Lospotencialesquímicosestándardelaespecieencadafase.
❑Lacomposición(concentración)enunladodelamembrana.
∆??????
�
�
=??????
�
−??????
�
=
??????
??????
�,�
−??????
??????
�,�
??????�
+
????????????
??????�
ln??????
??????
�
−
????????????
??????�
ln??????
??????
�
∆??????
�
�
=∆�=??????+
0.0592
??????
log??????
??????
�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 37
Deltratamientodelasexpresionesseobservaquelaconstante
??????depende,enprimerainstanciade:
❑Lospotencialesquímicosestándardelaespecieencadafase.
❑Lacomposición(concentración)enunladodelamembrana.
∆??????
�
�
=??????
�
−??????
�
=
??????
??????
�,�
−??????
??????
�,�
??????�
+
????????????
??????�
ln??????
??????
�
−
????????????
??????�
ln??????
??????
�
∆??????
�
�
=∆�=??????+
0.0592
??????
log??????
??????
�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 37
Aportaciones adicionales al potencial
Sinembargo,tambiénhaycontribucionesporpartedeotros
fenómenos.
Unodeelloseselpotencialdeuniónlíquida.Sedebeauna
polarizaciónenlasinterfasesdemembranasopuentessalinos
debidoaladiferentemigracióndelosiones.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 38
Sinembargo,tambiénhaycontribucionesporpartedeotros
fenómenos.
Unodeelloseselpotencialdeuniónlíquida.Sedebeauna
polarizaciónenlasinterfasesdemembranasopuentessalinos
debidoaladiferentemigracióndelosiones.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 38
Aportaciones adicionales al potencial
Unaformademinimizarestepotencialescolocarelectrolitos
dondeelaniónycatióntenganmovilidadesmuysimilares.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 39
Unaformademinimizarestepotencialescolocarelectrolitos
dondeelaniónycatióntenganmovilidadesmuysimilares.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 39
Aportaciones adicionales al potencial
Otraaportaciónsedebealpotencialdeasimetría.
Enprincipio,sienambosladosdelamembranasecoloca
exactamentelamismadisolución(disolvente,soluto,
concentración,etc.)ladiferenciadepotencialdeberíaserde
0.00V.
Sinembargo,prácticamentenuncasucedeestasituación.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 40
Otraaportaciónsedebealpotencialdeasimetría.
Enprincipio,sienambosladosdelamembranasecoloca
exactamentelamismadisolución(disolvente,soluto,
concentración,etc.)ladiferenciadepotencialdeberíaserde
0.00V.
Sinembargo,prácticamentenuncasucedeestasituación.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 40
Aportaciones adicionales al potencial
Regularmenteseregistraunpotencialpequeño(unoscuantos
milivolts).
Estepequeñopotencialponeenevidenciaquelamembrana
noesidénticadeunladoquedelotro.Estopuededebersea:
❑“Defectos”defabricación.
❑Deteriorodelamembranaodañomecánico.
❑Faltadehidratacióndelamembrana(resequedad),
(Recuerdequeelprincipiodefuncionamientoesun
intercambioiónico).
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 41
Regularmenteseregistraunpotencialpequeño(unoscuantos
milivolts).
Estepequeñopotencialponeenevidenciaquelamembrana
noesidénticadeunladoquedelotro.Estopuededebersea:
❑“Defectos”defabricación.
❑Deteriorodelamembranaodañomecánico.
❑Faltadehidratacióndelamembrana(resequedad),
(Recuerdequeelprincipiodefuncionamientoesun
intercambioiónico).
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 41
Un “viejo conocido”: El electrodo de vidrio para pH
Estructuradeunelectrodocombinadodevidrio.
Agº|AgCl(s)|Cl
_
(ac),K
+
(ac)||H
+
(ac),xmol/L||Cl
_
(ac),H
+
(ac)|AgCl(s)|Agº
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 42
Estructuradeunelectrodocombinadodevidrio.
Agº|AgCl(s)|Cl
_
(ac),K
+
(ac)||H
+
(ac),xmol/L||Cl
_
(ac),H
+
(ac)|AgCl(s)|Agº
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 42
Un “viejo conocido”: El electrodo de vidrio para pH
Estructuradeunelectrodocombinadodevidrio.
∆�=??????+
0.0592
??????
log[�
+
]
∆�=??????−
0.0592
??????
??????�
∆�=??????−0.0592??????�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 43
Estructuradeunelectrodocombinadodevidrio.
∆�=??????+
0.0592
??????
log[�
+
]
∆�=??????−
0.0592
??????
??????�
∆�=??????−0.0592??????�
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 43
Eficiencia electromotriz
Lateoríapredicequelapendientedelarectadebeser:
�
���=
0.0592
??????
Sinembargo,experimentalmentesiempreseobtieneunvalor
menor.
Larazóndelapendienteexperimentalentrelateóricase
denominaeficienciaelectromotriz.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 44
??????=
�
�??????�
�
���
;%??????=
�
�??????�
�
���
∗100
Lateoríapredicequelapendientedelarectadebeser:
�
���=
0.0592
??????
Sinembargo,experimentalmentesiempreseobtieneunvalor
menor.
Larazóndelapendienteexperimentalentrelateóricase
denominaeficienciaelectromotriz.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 44
??????=
�
�??????�
�
���
;%??????=
�
�??????�
�
���
∗100
Eficiencia electromotriz
Permiteevaluarelestadodelelectrodoylasensibilidaddel
mismo.
Sedeseaquelaeficienciasealomáscercanaa1.00.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 45
�
log??????
??????
Permiteevaluarelestadodelelectrodoylasensibilidaddel
mismo.
Sedeseaquelaeficienciasealomáscercanaa1.00.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 45
�
log??????
??????
Detalles con los electrodos de membrana
Lasaturaciónocurrecuandoseintentanmedir
concentracionesmuyelevadasdelionanalito.Estasaturación
delelectrodo(membrana)dificultaladiferenciaciónentredos
concentracionesmuyelevadas.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 46
Lasaturaciónocurrecuandoseintentanmedir
concentracionesmuyelevadasdelionanalito.Estasaturación
delelectrodo(membrana)dificultaladiferenciaciónentredos
concentracionesmuyelevadas.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 46
Lainterferenciaeselfenómenoqueocurrecuandoel
potencialdelelectrododemembranasemodificaporel
cambiodeconcentracióndeunionalquenoesselectivo.
Detalles con los electrodos de membrana
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 47
potencialdelelectrododemembranasemodificaporel
cambiodeconcentracióndeunionalquenoesselectivo.
Detalles con los electrodos de membrana
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 47
Enelcasodelelectrodocombinadodevidrio,losionessodioy
potasiosoninterferentes.
Detalles con los electrodos de membrana
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 48
Elefectoesevidenteen
valoresdepHaltos(>12.0)
AlamalamedicióndepH
elevadoseleconocecomo
erroralcalino.
potasiosoninterferentes.
Detalles con los electrodos de membrana
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 48
Elefectoesevidenteen
valoresdepHaltos(>12.0)
AlamalamedicióndepH
elevadoseleconocecomo
erroralcalino.
ElefectodelosinterferentessobreelpotencialdeunISEse
puedemodelarconlaecuacióndeNikolsky:
�=??????+
0.06
??????
??????
log??????
??????+
??????=1
�
??????
??????,????????????
??????
??????
??????/????????????
??????
??????,??????-eselcoeficientedeselectividaddelaespeciexsobrei.
Entremayorseasuvalorhaymayorinterferencia.
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 49
puedemodelarconlaecuacióndeNikolsky:
�=??????+
0.06
??????
??????
log??????
??????+
??????=1
�
??????
??????,????????????
??????
??????
??????/????????????
??????
??????,??????-eselcoeficientedeselectividaddelaespeciexsobrei.
Entremayorseasuvalorhaymayorinterferencia.
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 49
Supóngaseunelectrodoselectivoacalcio(II)peroque
presentaunainterferenciaconmagnesio(II),donde??????
??????,??????=0.001
�=??????+
0.06
2
log[????????????
2+
]+0.001[�??????
2+
]
2/2
�=??????+0.03log[????????????
2+
]+0.001[�??????
2+
]
Generalmentelosinterferentespresentanlamismacargaque
elanalitodiana.
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 50
presentaunainterferenciaconmagnesio(II),donde??????
??????,??????=0.001
�=??????+
0.06
2
log[????????????
2+
]+0.001[�??????
2+
]
2/2
�=??????+0.03log[????????????
2+
]+0.001[�??????
2+
]
Generalmentelosinterferentespresentanlamismacargaque
elanalitodiana.
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 50
Unamaneradedeterminarla
constantedeselectividades
obtener lasrectaspara
disolucionesseparadas.
Paracalciosetiene:
�=??????+0.03log[????????????
2+
]
Paramagnesiosetiene:
�=??????+0.03log0.001[�??????
2+
]
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 51
constantedeselectividades
obtener lasrectaspara
disolucionesseparadas.
Paracalciosetiene:
�=??????+0.03log[????????????
2+
]
Paramagnesiosetiene:
�=??????+0.03log0.001[�??????
2+
]
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 51
Sepuedeexpresarladiferenciadepotencialentreambas
rectasydeahícalcularelcoeficientedeselectividad:
∆�=�
??????�−�
????????????
∆�=??????+
0.06
??????
log[????????????
2+
]−??????−
0.06
??????
log??????
????????????,??????��??????
2+
∆�=
0.06
??????
log
????????????
2+
??????
????????????,??????��??????
2+
��
??????∆�
�.��=
�
�
????????????,??????�
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 52
∆�
rectasydeahícalcularelcoeficientedeselectividad:
∆�=�
??????�−�
????????????
∆�=??????+
0.06
??????
log[????????????
2+
]−??????−
0.06
??????
log??????
????????????,??????��??????
2+
∆�=
0.06
??????
log
????????????
2+
??????
????????????,??????��??????
2+
��
??????∆�
�.��=
�
�
????????????,??????�
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 52
∆�
Otrométodoconsiste
enhacerunanálisisdel
potencialenunamezcla
(analitoeinterferente)
con concentración
constante de
interferente.
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 53
∆�=??????+
0.06
??????
log????????????
2+
+??????
????????????,??????��??????
2+
????????????
2+
=??????
????????????,??????��??????
2+
�=??????+
0.06
??????
log??????
????????????,??????��??????
2+
enhacerunanálisisdel
potencialenunamezcla
(analitoeinterferente)
con concentración
constante de
interferente.
Ecuación de Nikolsky
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 53
∆�=??????+
0.06
??????
log????????????
2+
+??????
????????????,??????��??????
2+
????????????
2+
=??????
????????????,??????��??????
2+
�=??????+
0.06
??????
log??????
????????????,??????��??????
2+
Paralaconstruccióndeelectrodosselectivosaionessebusca
unamembrana,resinaomaterialquetengaaltaafinidadporel
iondiana(“objetivo”).
Panorama: Más sobre electrodos selectivos.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 54
unamembrana,resinaomaterialquetengaaltaafinidadporel
iondiana(“objetivo”).
Panorama: Más sobre electrodos selectivos.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 54
Lasaplicacionesybúsquedassehanextendidohastalograr
sistemasmáscomplejosperoútilesparamediciones
potenciométricasútiles.
Panorama: Más sobre electrodos selectivos.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 55
sistemasmáscomplejosperoútilesparamediciones
potenciométricasútiles.
Panorama: Más sobre electrodos selectivos.
miércoles, 1 de septiembre de 2021 Química Analítica Instrumental I --Prof. Zurisadai Padilla 55
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