Coulometría y Electrogravimetría
La coulometría y la electrogravimetría determinan un analito electrolizándolo exhaustivamente y midiendo la carga consumida o la masa depositada.
Definition
La coulometría y la electrogravimetría son métodos electroanalíticos que cuantifican un analito convirtiéndolo completamente en un electrodo y midiendo, respectivamente, la carga eléctrica total pasada o la masa de material depositado.
Scope
Este tema abarca los métodos de electrólisis masiva del electroanálisis: coulometría de potencial controlado y de corriente controlada, titulaciones coulométricas en las que un titulante se genera eléctricamente, y electrogravimetría en la que un analito se deposita cuantitativamente en un electrodo y se pesa. Trata el requisito de una electrólisis completa y con eficiencia de corriente, y el atractivo de estos métodos como técnicas primarias y sin calibración.
Core questions
- ¿Cómo las leyes de Faraday hacen de la carga una medida directa de la cantidad de analito?
- ¿Por qué la coulometría y la electrogravimetría pueden servir como métodos primarios y sin calibración?
- ¿Qué se requiere para una electrólisis completa y con eficiencia de corriente?
- ¿Cómo genera la titulación coulométrica un titulante in situ con alta precisión?
Key theories
- Leyes de electrólisis de Faraday
- La cantidad de sustancia que reacciona en un electrodo es proporcional a la carga pasada, con la proporcionalidad fijada por la constante de Faraday y el número de electrones en la reacción; esto hace que una carga medida o una masa depositada sea una medida absoluta de la cantidad de analito, sin requerir calibración externa.
Mechanisms
El analito se electroliza completamente en un electrodo de trabajo. En coulometría, la carga total requerida —medida directamente a potencial controlado o como corriente multiplicada por tiempo a corriente controlada— proporciona la cantidad de analito a través de las leyes de Faraday, siempre que la eficiencia de corriente sea esencialmente del cien por ciento. En la titulación coulométrica, una corriente constante genera un titulante que reacciona con el analito, y el tiempo hasta un punto final establece la carga. En electrogravimetría, el analito se deposita como un sólido en un electrodo pesado cuya masa cuantifica el aumento.
Clinical relevance
Los métodos coulométricos sustentan determinaciones precisas como el análisis de agua de Karl Fischer y la medición de cloruro, y sirven como métodos de referencia y primarios para certificar estándares, mientras que la electrogravimetría se utiliza para la determinación precisa de metales como el cobre.
History
La base cuantitativa son las leyes de electrólisis de Faraday del siglo XIX. La electrogravimetría fue uno de los primeros métodos instrumentales para la determinación de metales. La coulometría de potencial controlado y de corriente constante, desarrollada y sistematizada a mediados del siglo XX, notablemente por Lingane, estableció la titulación y el análisis coulométricos como técnicas precisas y primarias.
Key figures
- Michael Faraday
- Karl Fischer
- James J. Lingane
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Frequently asked questions
- ¿Por qué la coulometría y la electrogravimetría se denominan métodos primarios?
- Se basan en las leyes de Faraday, que vinculan directamente la cantidad de analito con la carga o masa medida a través de constantes fundamentales, por lo que no necesitan calibración contra estándares del analito y pueden certificar otras mediciones.
- ¿Qué significa la eficiencia de corriente en coulometría?
- Es la fracción de la carga pasada que se destina a la reacción del analito deseada; para un resultado preciso, esencialmente toda la corriente debe impulsar esa reacción, sin que las reacciones secundarias consuman carga.