COULOMETRIAPrincpios gerais, instrumentao e aplicaes

CoulometriaMtodo baseado na medida da quantidade de eletricidade necessria para converter um analito quantitativamente a um novo estado de oxidao. Mtodo absoluto: dispensa o uso de calibrao. Comparada eletrogravimetria, um mtodo mais rpido e no necessita que o produto seja um slido Mtodo de boa exatido

Coulometria

Grandezas importantes:

Coulomb: a quantidade de carga eltrica transportada por uma corrente constante de 1 ampere durante 1 segundo t Q = It; para correntes variveis

Q idt0

Faraday: Carga correspondente a 1 mol de eltrons (ou 6,022 x 1023eltrons). Logo: 1 F = 96.485 C

Coulometria

Quando posso utilizar a coulometria?

Em princpio, qualquer reao (catdica ou andica) pode ser utilizada em uma determinao coulomtrica

Dissoluo de um metal Reduo de um on Oxidao ou reduo de uma espcie solvel

Condies:

A ocorrncia de apenas uma reao Que a eficincia da corrente nesta reao seja 100%, ou seja, cada Faraday deve promover uma transformao qumica no analito equivalente a 1 mol de eltrons

Tipos de mtodos

Coulometria com Potencial controlado (coulometria potenciosttica): Neste caso, o potencial do eletrodo de trabalho mantido constante ao longo de toda a eletrlise, ocorrendo conseqentemente uma variao da corrente ao longo do experimento. Coulometria com corrente constante (titulao coulomtrica): Uma corrente fixa aplicada ao longo de todo o experimento.

Coulometria com Potencial controlado

Mantm-se o potencial em valor pr-determinado at que a corrente se anule, indicando o trmino da reao. A carga (C) obtida pela integrao da curva corrente/tempo ou pelo coulmetro qumico. Previne-se reaes paralelas, indesejveis.

Coulometria com Potencial controlado

Instrumentao

Clulas:

Eletrodo de trabalho de rede de Pt, um fio de platina como contra-eletrodo e um eletrodo de referncia como o ESC Eletrodo de trabalho de poo de mercrio til na separao de elementos facilmente reduzveis til na determinao de ctions metlicos que formam metais solveis no mercrio.

Eletrodo de trabalho (a) rede de platina, (b) poo de mercrio

Coulometria com Potencial controlado

Aplicaes

Determinao de inmeros elementos em compostos inorgnicos Determinao eletroltica de compostos orgnicos.

Ex.: reduo do cido tricloactico em ctodo de mercrio

Coulometria com corrente constante

A integrao da corrente simples Desvantagem: Em amostras complexas, o potencial de oxidao (ou reduo) de outras espcies podem ser atingidos, levando ento a erros. Pode ser denominada de titulao coulomtrica

Titulaes CoulomtricasSoluo Padro: corrente constante de grandeza conhecida. Eltrons adicionados ao analito via corrente direta que reage com o analito at atingir o ponto final. A quantidade de analito determinada a partir do valor de corrente e do tempo. Deteco do ponto final pode ser feita atravs de indicadores. Agente auxiliar A manuteno da eficincia de 100% corrente mantida na presena de um grande excesso de um agente auxiliar. Ex.: Uso de Ce3+ na titulao coulomtrica de ferro (II) em um nodo de Pt.

Titulaes Coulomtricas

Titulao coulomtrica

Vantagens:

Eliminao de problemas relacionados a soluo padro Pequenas quantidades de amostra Uma nica fonte de corrente constante pode ser utilizada para titulaes de precipitao, complexao, neutralizao e oxi-reduo. Facilidade de automao. Medidas corrente X tempo obtidas com grande exatido

Titulao coulomtrica

Titulao de Neutralizao

Gerao de ons hidrxido (OH-)Gerao de ons hidrognio (H+)

Titulao de precipitao e formao de complexo Reaes da oxidao-reduo