Métodos Electroanalíticos
Los métodos electroanalíticos miden cantidades eléctricas —potencial, corriente o carga— en los electrodos para determinar la identidad y concentración de los analitos.
Definition
Los métodos electroanalíticos son técnicas analíticas que relacionan una propiedad eléctrica medida en un electrodo —potencial, corriente o carga acumulada— con la identidad o concentración de un analito en solución.
Scope
Esta área abarca los métodos analíticos basados en la medición electroquímica: potenciometría con electrodos selectivos de iones, las técnicas voltamperométricas y amperométricas que registran la corriente en función del potencial, y los métodos coulométricos y electrogravimétricos que miden la carga o la masa depositada. Se tratan las celdas, los electrodos y las relaciones de señal utilizadas analíticamente; la termodinámica y la cinética más amplias de la electroquímica pertenecen al subcampo de la electroquímica.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo informa el potencial de un electrodo la actividad de un ion en potenciometría?
- ¿Cómo identifica y cuantifica una curva corriente-potencial las especies electroactivas?
- ¿Cuándo la carga medida o la masa depositada proporcionan un ensayo directo y sin calibración?
- ¿Qué papel desempeñan los electrodos de referencia y los electrolitos de soporte en una medición?
Key theories
- Ecuación de Nernst y potenciometría
- El potencial de un electrodo indicador depende logarítmicamente de la actividad de la especie que detecta, según lo expresado por la ecuación de Nernst; esta relación subyace a la medición potenciométrica con electrodos selectivos de iones, incluyendo el ubicuo electrodo de vidrio para pH.
- Corriente faradaica y electrólisis
- Cuando un analito se oxida o reduce en un electrodo, la corriente y la carga total se relacionan con la cantidad que reacciona; las leyes de Faraday hacen de la carga una medida directa de la cantidad de analito en coulométria, mientras que la corriente limitada por difusión mide la concentración en voltamperometría.
Mechanisms
Una celda electroquímica con electrodos indicadores y de referencia convierte la información química en una señal eléctrica. En potenciometría, el potencial de equilibrio de un electrodo selectivo de iones informa la actividad del analito con una corriente insignificante. En voltamperometría y amperometría, un potencial controlado impulsa la oxidación o reducción y la corriente resultante mide la concentración. En coulométria y electrogravimetría, el analito se electroliza exhaustivamente y la carga consumida, o la masa depositada, lo cuantifica directamente.
Clinical relevance
Los métodos electroanalíticos se utilizan ampliamente en mediciones rutinarias: análisis de pH, gases en sangre y electrolitos con electrodos selectivos de iones, biosensores de glucosa basados en amperometría, determinación de trazas de metales mediante voltamperometría de redisolución, y monitoreo de la calidad del agua y procesos industriales.
History
La química electroanalítica se basa en la relación entre potencial y concentración establecida por Nernst a finales del siglo XIX. La invención de la polarografía por Jaroslav Heyrovský en 1922, por la que recibió el Premio Nobel, estableció la medición corriente-potencial como una herramienta analítica, y los avances posteriores en técnicas de pulso y redisolución, así como los microelectrodos, extendieron enormemente la sensibilidad.
Key figures
- Walther Nernst
- Jaroslav Heyrovský
- Allen J. Bard
Related topics
Seminal works
- bard2001
- skoog2017
- harris2020
Frequently asked questions
- ¿Cómo funciona un pHmetro?
- Un electrodo selectivo de iones de vidrio desarrolla un potencial que varía con la actividad de los iones de hidrógeno según la ecuación de Nernst; la medición de ese potencial frente a un electrodo de referencia, después de la calibración con tampones, proporciona el pH.
- ¿Cuál es la diferencia entre potenciometría y voltamperometría?
- La potenciometría mide un potencial de equilibrio con una corriente esencialmente nula para informar la actividad iónica, mientras que la voltamperometría aplica un potencial variable y mide la corriente resultante para detectar y cuantificar especies electroactivas.