Introdução à Eletroanalítica

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1 Introdução à Eletroanalítica Eletroanalítica compreende um grupo de métodos analíticos baseado nas propriedades elétricas de um analito em solução. Propriedades elétricas monitoradas: Diferença de Potencial: Potenciometria Carga: Coulometria Resistência: Condutometria Corrente: Voltametria Em alguns casos as propriedades elétricas são medidas em função do tempo ou do volume (titulações). Vantagens: Baixos limites de detecção, especiação química (diferentes espécies de um dado elemento), instrumentação barata.

2 Introdução à Eletroanalítica Aplicações da Eletroquímica: Esquematizar reações de modo a aumentar as reações de eletrodo desejáveis e a inibir as indesejáveis, mudando o material do eletrodo (eletrodos modificados) ou desenvolvendo novos materiais (nanomaterias); Estudar sistemas complexos em que ocorrem simultanamente ou consecutivamente muitas reações do eletrodo; Medir concentrações de espécies eletroativas, fazendo uso da seletividade do potencial e do metarial do eletrodo no ou fora do equilíbrio (como em sensores potenciométricos, amperométricos, voltamétricos e de enzimas).

3 Célula galvânica em circuito aberto Célula galvânica realizando trabalho (-) ânodo e (+) cátodo Célula eletrolítica (+) ânodo e (-) cátodo

4 Célula Eletroquímica Galvânica e - e - Eletrodo de Cobre Ponte Salina (KCl sat.) Eletrodo de Prata [Cu 2+ ] = 1,00 mol/l [Ag + ] = 1,00 mol/l Cu(s) Cu e - Ag + + e - Ag(s) Ânodo (oxidação) Cátodo (redução) Componentes de uma Célula Eletroquímica 2 condutores imersos em uma solução contendo eletrólitos (eletrodos) 1 condutor eletrônico externo para permitir o fluxo de elétrons 1 condutor iônico para evitar o contato direto dos reagentes e permitir o fluxo de íons (neutralidade de cargas) Ponte salina

5 Célula Eletroquímica Movimento de cargas e - e - e - e - e - Oxidação Redução e - Cu2+ e - 2- SO 4 Cu e SO 4 e - Cu 2+ Interface Eletrodo/solução CuSO 4 K + Cl - Cl - K + Ag + Ag AgNO + 3 NO 3 NO 3 NO 3 e - - e - e - e - Interface Eletrodo/solução

6 O movimento de íons em solução: difusão e migração Os íons solvatados movem-se com velocidades diferentes, de acordo com o seu tamanho e carga. Difusão é devida a um gradiente de concentração Migração é devido a efeitos do campo elétrico Assim a difusão ocorre para todas as espécies, já a migração afeta só espécies carregadas (efetivamente, devido à existência de dipolos, ou dipolos induzidos em espécies neutras)

7 O movimento de íons em solução: difusão, migração e convecção

8 Representação esquemática de uma célula eletroquímica O ânodo e a informação sobre a solução que está em contato com ele sempre são escritos à esquerda. Linhas verticais simples representam limites entre fases através das quais podem surgir diferenças de potencial. Pequenas diferenças de potencias podem existir nas junções líquidas. Assim, duas linhas verticais são inseridas entre as soluções de sulfato de cobre e nitrato de prata e correspondem a duas junções nas duas extremidades da ponte salina. ZnZn 2+ (aq) Cu 2+ (aq)cu Hg Hg 2 Cl 2 Cl - (aq) Zn 2+ (aq) Zn limite entres fases, ou interface, no qual o potencial se desenvolve dois limites, um em cada extremidade da ponte salina Potencial de junção líquida: resulta de diferenças nas velocidades nas quais os íons presentes nos compartimentos das células e na ponte salina migram através das interfaces.

9 O potencial de uma célula eletroquímica O potencial da célula (E célula ) de uma célula eletroquímica é calculado a partir dos potenciais de eletrodo. 1 º Caso: Reação de oxi-redução: São usados os potenciais de redução das semi-reações envolvidas. Assim sendo, por convenção, a semi-reação da esquerda é considerada uma oxidação e a da direita uma redução, logo: E cela = E direita(catodo) E esquerda(anodo) + E junção Cátodo: é o eletrodo no qual ocorre a redução. Ânodo: é o eletrodo no qual ocorre a oxidação. Sendo E direita e E esquerda potenciais de cada semi-reação, obtidos pela equação de Nernst. 2 º Caso: Reação que não envolve processos redox: Por convenção, o potencial da esquerda é sempre do eletrodo de referência e o da direita do eletrodo indicador, logo: E cela = E direita(indicador) E esquerda(referência) + E junção

10 E cel V Diferença de Potencial em uma Célula Eletroquímica Realizando Trabalho Diferença de Potencial é a medida da tendência da reação ocorrer em direção ao equilíbrio 2 Ag + (aq) + Cu (s) 2 Ag (s) + Cu 2+ (aq) Para a concentração de Ag + e Cu 2+ igual a 1 mol L -1 a diferença de potencial na célula eletroquímica é igual a 0,462 V. Início da Reação [Ag + ] = [Cu 2+ ] = 1 mol L -1 0, Tempo Equilíbrio K = [Cu2+ ] [Ag + ] 2= 4,1x 1015

11 Equilíbrio da Reação 2 Ag + (aq) + Cu (s) 2 Ag (s) + Cu 2+ (aq) e - e - [Cu 2+ ] = 1,00 mol L -1 [Ag + ] = 1,00 mol L -1 [Cu 2+ ] = 1,50 mol L -1 [Ag + ] = 1,9 x 10-8 mol L -1 Início da Reação Equilíbrio

12 a = [X] Equação de Nernst Relaciona as atividades das espécies envolvidas com o potencial de eletrodo, E, da semi-reação e o seu potencial de eletrodo padrão, E 0, que é o valor do potencial relativo ao potencial do eletrodo padrão de hidrogênio, quando as atividades de todas as espécies são unitárias. coef. atividade 2 Ag + + Cu(s) 2 Ag(s) + Cu 2+ K = a(cu 2+ ) a(ag + ) 2 EQUILÍBRIO Q = a(cu 2+ ) i a(ag + ) 2 i i = atividades instantâneas FORA DO EQUILÍBRIO Q não é constante varia continuamente até que o EQ seja atingido Eq. Químico: Q = K

13 G = RT ln Q - RT ln K = RT ln Q/K G = Energia Livre da Célula Eletroquímica (trabalho obtido a pressão e temperatura constante) G depende de quão distante do EQ o sistema apresenta-se G = -nfe cel E cel = - RT nf ln Q + RT ln K nf = RT (a 2+ cu ) - ln + i nf (a Ag+ ) 2 i RT nf ln K 0 RT = nf ln K Potencial Padrão de Eletrodo E cel E cel = E o cel - RT ln Q nf Equação de Nernst

14 Kps (AgCl) = 1,2 x Kf = 1,0 x Kps (AgI) = 1,7 x 10-16

15 Exercício Questão 1: Calcule a constante de equilíbrio para a reação que representa a seguinte célula galvânica: Pt Fe 2+, Fe 3+ Tl 3+, Tl + Pt Questão 2: Calcule a constante de solubilidade do TlCl. Tl + + e - Tl (s) E 0 = -0,336 V TlCl (s) + e - Tl (s) + Cl - E 0 = -0,557 V Questão 3: Calcule o E 0 para o processo Ni(CN) e - Ni (s) + 4 CN - Considerando que a constante de formação para o complexo é 1,0 x Questão 4: Calcule o potencial padrão para a semi-célula Al(C 2 O 4 ) e - Al (s) + 2 C 2 O 4 2- Considerando que a constante de formação para o complexo é 1,3 x 10 13

16 Métodos eletroanalíticos Métodos Eletroanalíticos Métodos Interfaciais Métodos Não-Interfaciais Estáticos Dinâmicos Condutimetria Titulações Condutimétricas Potenciometria Titulações Potenciométricas Potencial Controlado Corrente Constante Voltametria Amperometria Eletrogravimetria Coulometria a Potencial Constante Titulações Coulométricas Eletrogravimetria

17 Potenciometria Métodos potenciométricos de análise baseiam-se na medida do potencial de uma cela eletroquímica na ausência de corrente (em circuito aberto) utilizada para detectar ponto final de titulações (titulações potenciométricas), ou para determinação direta de um constituinte em uma amostra, através da medida do potencial de um eletrodo íon-seletivo equipamento simples e barato, constituído de um eletrodo de referência, um eletrodo indicador e um dispositivo para leitura do potencial

18 Medidas de potencial Medida direta: comparação entre o potencial do eletrodo indicador na solução e o potencial do mesmo eletrodo em uma solução padrão da espécie a ser analisada. Supondo que: Eletrodo indicador: cátodo Eletrodo referência: ânodo Ecela = Eind Eref + Ej

19 Eletrodos de referência Em aplicações eletroanalíticas, é desejável que um dos eletrodos tenha potencial conhecido, constante e completamente insensível à composição da solução em estudo Eletrodo de referência Eletrodo de referência ideal: i) Reversível e obedece a eq. de Nernst; ii) Exibe potencial constante com o tempo; iii) Retorna ao seu potencial original após submetido a pequenas correntes; iv) Exibe baixa alteração com variações de temperatura.

20 Eletrodo Padrão de Hidrogênio p H 2 H 2 gas. = 1,00 atm Potencial do EPH = 0,000 V (qquer T.) a H + = 1,00 a M + = 1,00 Pt M 2H + + 2e - H 2 (g) (Reação Reversível) M = Zn 2+ Zn (s) + 2H + Zn 2+ + H 2 (g) E = -0,76 V E cel = 0 E cel - RT (p H ). (a ln i Zn 2+ ) i 2 nf (a H + ) 2 i E cela = E cátodo E ânodo Como atividade dos produtos e reagentes = 1,00 E cel = E o Zn e - Zn (s) E 0 = -0,76 V

21 Eletrodo de prata/cloreto de prata Eletrodo de prata imerso em uma solução de KCl saturada com AgCl AgAgCl(sat.), KCl (x mol.l -1 ) AgCl(s) + e - Ag(s) + Cl - Obs.: Para se construir um eletrodo de Ag/AgCl (sat) aplica-se um potencial de + 0,30 V em um fio de prata em contato com uma solção saturada de NaCl. E 0 = 0,222 V Podem ser utilizados em T > 60 o C, ao contrário do ECS

22 Eletrodo de calomelano Eletrodo formado por mercúrio em contato com solução saturada de Hg 2 Cl 2 (calomelano) e que contém uma quantidade conhecida de KCl HgHg 2 Cl 2 (sat), KCl (x mol.l -1 ) Hg 2 Cl 2 (s) + 2e - 2Hg(l) + 2Cl - E 0 = 0,268 V Potencial depende de x

23 Eletrodos de Referência Eletrodo indicador a) Indicadores metálicos Consistem de um metal participando ele próprio do sistema de oxi-redução ou, então, de um metal inerte em contato com um sistema de oxi-redução. b) Eletrodos de membrana Baseiam-se nas propriedades das membranas semi-permeáveis Eletrodo de referência

24 Eletrodos Indicadores Metálicos Eletrodo indicador depende da atividade de uma espécie iônica 1. Eletrodos indicadores metálicos de 1o. Tipo ou 1a. Classe estão em equilíbrio direto com o cátion derivado do metal Eletrodo de Ag (fio de Ag): uma única reação envolvida: Ag + + e - Ag (s) O potencial deste eletrodo será E ind = E 0 Ag RT ln 1 nf a Ag+ Eletrodo de Ag fornece uma medida direta da a Ag+ na solução Pouco utilizado: pouco seletivos (respondem a outros cátions que podem está presentes na solução); podem ser facilmente oxidados em algumas soluções.

25 Eletrodos Indicadores Metálicos 2. Eletrodos indicadores metálicos de 2o. Tipo ou 2a. Classe Um eletrodo metálico que responde à atividade de um ânion ao qual seu seu cátion forma um precipitado ou um complexo estável Ex: 1) prata como eletrodo do 2o. tipo para haletos: (pilha de concentração) AgCl(s) + e - Ag(s) + Cl - E ind = E o RT ln a ClnF 2) mercúrio como eletrodo para EDTA.

26 Eletrodos Indicadores Metálicos 3. Eletrodos indicadores metálicos de 3o. Tipo ou 3a. Classe Um eletrodo metálico pode, em algumas circunstâncias, responder a cátions diferentes. Ex. Eletrodo de mercúrio para determinar Ca 2+ em solução. 4. Eletrodos indicadores metálicos redox ou inertes Eletrodos de Pt, Au, Pd e metais inertes servem como indicadores em sistemas de oxidação/redução. Eletrodos atuam como fonte para elétrons transferidos de um sistema redox em solução. Ex. Eletrodo de platina em solução contendo Ce 3+ e Ce 4+. E ind = E o RT ln ace 3+ nf ace 4+

27 Exercícios Questão 5: (a) Calcule o potencial padrão para a reação PbI 2(s) + 2 e - Pb (s) + 2 I - (aq) Para PbI 2, K ps = 7,9 x 10-9 (b) Forneça uma representação esquemática de uma célula que consiste em um eletrodo de referência de calomelano saturado e um eletrodo indicador de chumbo, que poderia ser empregada para medir pi. (c) Deduza uma equação que relacione o potencial medido da célula (b) com pi (considere o potencial de junção igual a zero). (d) Calcule o pi de uma solução contendo iodeto que seja saturada com PbI 2 e contida na célula descrita em (b) se o potencial for de 0,243 V.

28 Exercícios Questão 6: A seguinte célula foi usada para a determinação de pcro 4 : ECS Ag 2 CrO 4(sol. sat.), CrO 2-4 (x mol/l) Ag Calcule o pcro 4 se o potencial da célula eletroquímica for 0,336 V.

29 Eletrodos Indicadores de Membrana determinação rápida e seletiva de vários cátions e ânions através da medida potenciométrica direta conhecidos como eletrodos íon-seletivo ou eletrodos pion Diferente do eletrodo metálico: potencial no eletrodo metálico deriva da tendência de uma reação redox ocorrer na superfície do metal. Em eletrodos de membrana, potencial se deve a um potencial de junção entre a membrana que separa a solução do eletrodo e a solução da espécie a ser analisada

30 Potencial de Junção Líquida Formado na interface entre duas soluções de diferentes eletrólitos HCl 1,00 mol L -1 HCl 0,10 mol L -1 Cl - H + H + Cl - H + Cl - Cl - Cl - H + H + - E j + E j Solução de KCl Cl - K + K + Cl - Água Porcelana Porosa

31 Potencial de Junção Líquida São o resultado das diferentes mobilidades de cátions e ânions, sob a influência de um campo elétrico. O potencial manifesta-se na interface entre duas soluções diferentes, separadas por um separador poroso ou por uma membrana. E célula = E Nernst + E j

32 Condutividades molares iônicas limites a 25 0 C ( -1 cm 2 mol -1 ) Cátions Ânions M + M 2+ X - X 2- X 3- H + 349,8 Ca ,0 OH - 198,3 CO ,6 PO ,0 Na + 50,1 Mg ,2 F - 55,4 SO ,0 K + 73,5 Cu ,2 Cl - 76,3 Li + 38,7 Zn ,6 Br - 78,1 NH ,5 NO ,5 Ag + 61,9 HCOO ,5 CH 3 COO - 40,9

33 Sensores de íon seletivo

34 Eletrodos Indicadores de Membrana Propriedades de membranas íon-seletivas: i) Mínima solubilidade solubilidade da membrana na solução da espécie a ser analisada deve ser praticamente zero; ii) Condutividade elétrica membrana deve apresentar um mínimo de condutividade elétrica iii) Reatividade seletiva com a espécie a ser determinada a membrana deve ser capaz de ligar-se seletivamente ao íon que pretende-se determinar (troca-iônica, complexação, cristalização)

35 Tipos de Eletrodos de Membrana de Íon-Seletivo A. Eletrodo de Membrana Cristalina 1) Monocristal (LaF 3 para F - ) 2) Policristais ou de cristais mistos (Ag 2 S para S 2- e Ag + ) B. Eletrodo de Membrana Não-Cristalinos 1) Vidro 2) Líquido (trocadores líquidos de íons para Ca 2+ e transportadores neutros para K + ) 3) Líquido imobilizado em polímero rígido (matriz de polivinila para Ca 2+ e NO 3- )

36 Eletrodo de vidro para medida de ph medida de ph medida da diferença de potencial através de uma membrana de vidro que separa a solução desconhecida de uma solução de referência cuja [H + ] é conhecida ph-metro ESC eletrodo de vidro fio de prata solução de ph desconhecido agitador magnético HCl 0,1 mol L -1 saturado c/ AgCl Fina membrana de vidro (responsável pela resposta ao ph)

37 Eletrodo Combinado de Vidro

38 Eletrodo de vidro para medida de ph AgAgCl, KCl (sat) H 3 O + membrana de vidroh 3 O +, Cl -, AgCl (sat) Ag (referência externo) E ref.ext. E 1 E 2(referência interna) E ref.int. Solução amostra? E lim = E 1 - E 2

39 Potencial de Interface (E lim ) Interfaces E amostra vidro Refer. a 1 interno a 2 E 1 a 1 = 10 a 2 E 1 = j 1-0,0592 log a 1 n a 1 E 2 E lim E lim = E 1 -E 2 = 0,0592 log a 1 a 2 a 2 é sempre constante E lim = -0,0592 log a 2 + 0,0592 log a 1 E 2 = j 2 0,0592 log a 2 n a 2 a 1 e a 2 são as atividades H + nas superfícies externas e interna da membrana de vidro. j 1 e j 2 são constantes E lim = -0,0592 log a 2 0,0592 ph E lim = L 0,0592 ph Potencial do eletrodo de vidro E ind = E lim + E ref int. + E assim

40 Potencial de Assimetria (E assim ) Irregularidades na estrutura da membrana cristalina durante a sua preparação; Ataques mecânicos e químicos da superfície externa devido ao uso; Contaminação da superfície por películas de gordura e outras substâncias adsorvidas.

41 Erro ácido e erro alcalino B + + H + Vd - H + + B + Vd - sol. vidro sol. vidro Onde B + representa algum íon com carga unitária, como o sódio. Logo, E lim = L + 0,0592 log (a 1 + k H,B b 1 ) Onde k H,B é o coeficiente de seletividade de um eletrodo e b 1 é a atividade do íon de metal alcalino. Esta equação é aplicável a todos os tipos de eletrodos de membrana

42 k NO Constante potenciométrica a NO3 3, j a j k 0,0592 z E célula K log a i k i, j Onde, K é uma constante, z é a magnitude da cargo do íon, a i é a atividade do íon de interesse, k i,j é o coeficiente de seletividade e a j é a atividade do íon interferente. NO 3 íon K NO3,j a j a NO3 Cl - 0,05 2 x x 10-2 NO - 2 1,5 7 x x 10-2 Br - 1,5 7 x x 10-2 CN x x 10-2 ClO x x 10-2, Cl a a NO Cl 3 a j 1x10 2x ,05

43 Erros que afetam as medidas de ph 1. O erro alcalino: Eletrodos de vidro modernos tornam-se um pouco mais sensíveis a íons de metais alcalinos em valores de ph maiores que 11 ou O erro ácido: Em valores de ph menor que 0,5, os valores obtidos com eletrodo de vidro tendem a ser um pouco mais alto. 3. Variação do potencial de junção: A variação no potencial de junção entre o padrão e a amostra leva a uma incerteza fundamental na medida de ph para a qual uma correção não pode ser aplicada. 4. Erro no ph da solução-padrão tampão: Quaisquer imprecisões na preparação do tampão usado na calibração ou variações na sua composição durante o armazenamento proporcionará a propagação de erros nas medidas de ph. Uma causa comum de deterioração é a ação de bactérias sobre componentes orgânicos dos tampões.

44 Exercícios Questão 7: Um eletrodo comercial de membrana de vidro, seletivo para o íon sódio, possui um coeficiente de seletividade (Na +, H + ) = 36. Quando esse eletrodo foi imerso em uma solução de NaCl 1,00 mmol/l, em ph 8,00, um potencial de -38 mv (contra ECS) foi registrado. (a) Desprezando os coeficiente de atividade calcule o potencial se o eletrodo for imerso em uma solução de NaCl 5,00 mmol/l, em ph 8,00. (b) Qual será o potencial para uma solução de NaCl 1,00 mmol/l em ph 3,87?

45 Eletrodo seletivo a gás Baseado na medida de ph em uma solução de eletrólito colocada entre a membrana e um eletrodo de vidro, sendo a membrana porosa à espécies que se deseja determinar. Tipos de membranas: a) Microporosa: teflon b) Homogênea: borracha de silicone

46 Eletrodo Seletivo para CO 2 CO 2(aq) CO 2(g) CO 2(aq) Solução externa Poros da Membrana Solução interna CO 2(aq) + H 2 O HCO H + CO 2(aq) + H 2 O H + + HCO 3 - Solução externa Solução interna

47 CO 2(aq) + H 2 O H + + HCO 3 - Solução externa Solução interna k a a a H int CO2 a 3 a a k CO H H int ext int a CO 1 2 HCO ext k HCO g 3 int int k k ext g a a Se [HCO 3- ] na solução interna for relativamente alta, de modo que a atividade não seja alterada significativamente pelo CO 2 da amostra, então: 2 H int CO 2 HCO ext 3 int Onde k g é uma nova constante Onde a 1 é a atividade do íon hidrogênio da membrana permeável a CO 2 E E E ind K E ind ind onde, E ref _ int ref _ int K E E ass K 0,0592logk ' lim K' K 0,0592logk E g g ass 0,0592log CO E CO ext ext ind 0,0592loga K 0,0592loga 1

48 Eletrodo de Membrana Cristalina Eletrodo Seletivo para Fluoreto Emprega cristal de LaF 3 dopado com Eu 2+. Reação de cristalização. Preenchido com NaF 0,10 mol/l e NaCl 0,10 mol/l. É usado para monitorar continuamente e controlar a fluoretação do fornecimento de água das cidades. Fornece uma resposta Nernstiniana na faixa de concentração de 10-6 a 1 mol/l. É um dos eletrodo mais seletivos dentre os eletrodos de membrana, sendo o único interferente o OH -, para a qual o coeficiente de seletividade potenciomátrica é 0,10. Seu uso necessita da adição do TISAB (ph 5,5).

49 Eletrodo de íon seletivo para Fluoreto LaF 3(s) LaF 2 + (s) + F - (aq) E E a E E E E E lim lim 2 lim lim lim lim 0,0592 log z 0,0592loga cons tan te mem E a a L 0,0592 log a L 0,0592 log( F L 0,0592 log ' L ,0592 log lim 0,0592loga F F F F ' L 0,0592 pf ) 1 0,0592 log F

50 Eletrodo de íon seletivo para Sulfeto Membrana de Ag 2 S; Comportamento Nernstiano com um coeficiente angular entre 29,1 e 29,6 mv, em uma faixa de temperaturas de 20 a 25 ºC; Vantagens: baixo custo, facilidade operacional, precisão e exatidão, boa repetibilidade e robustez; Geração de resíduos químicos de baixo potencial tóxico; Concentrações da ordem de 0,02 a mg L -1. E E E E E lim lim lim lim mem L 0, log a 2 0,0592 L log( S 2 0,0592 L log 2 S 2 ' 0,0592 L logs 2 ' 0,0592 Elim L 2 S 2 2 S ps 2 0, ) log S 2

51 Exercícios Questão 8: Um eletrodo íon seletivo para fluoreto possui um coeficiente de seletividade potenciométrica frente ao OH - de 0,10. Qual deverá ser a variação no potencial do eletrodo quando uma solução 1,0 x 10-4 mol/l de fluoreto em ph 5,5 é aumentada para ph 10,5? Qual o erro na concentração de fluoreto caso a interferência não seja levada em consideração? Questão 9: Quando medido com um eletrodo íon seletivo para fluoreto com uma resposta Nernstiniana a 25 0 C, o potencial devido ao fluoreto na água não-fluoretada em Foxboro, Massachusetts, foi 40,0 mv mais positivo que o potencial da água de torneira em providence, Rhode Island. Providence mantém sua água fluoretada no nível recomendado de 1,00 ± 0,05 mg/l. Qual é a concentração de fluoreto em mg/l na água de Foxboro? (Despreze a incerteza)

52 Adição de padrão com eletrodo de íon seletivo A composição da solução padrão deve ser bem próxima da composição da amostra desconhecida. Efeito de matriz matriz complexa e desconhecida. Método da adição de padrão. E ce1 = K ± 0,0592 log a amostra E ce2 = K ± 0,0592 log (a amostra + a padrão ) Exercícios Questão 10: Uma amostra de 0,400 g de pasta de dente foi fervida com 50 ml de solução contendo um tampão de citrato e NaCl para extrair o íon fluoreto. Após resfriamento, a solução foi diluída para exatamente 100 ml. O potencial de um sistema íon-seletivo/calomelano em uma alíquota de 25,00 ml da amostra foi de -0,1823 V. A adição de 5,0 ml de solução contendo 0,00107 mg de F - /ml alterou o potencial para -0,2446 V. Calcule a porcentagem em massa de F - na amostra.

53 Eletrodo de membrana líquida São formados de líquidos imiscíveis que se ligam seletivamente a determinados íons, permitindo a determinação potenciométrica direta das atividades de vários cátions polivalentes assim como de certos ânions e cátions com cargas unitárias. Usa-se membranas porosas, onde as espécies a serem medidas atravessam de um lado para o outro, a fim de entrar em contato com o sensor. Tipos de reações: a) Troca iônica (trocadores catiônicos e aniônicos) b) Membranas neutras (Compostos macrocíclicos neutros) reação de complexação. Ex.: eletrodo para potássio Contém em uma matriz polimérica uma mistura de solvente e agentes quelantes que são seletivos para as espécies de interesse. Os agentes quelantes são geralmente macrociclos e o transporte é por troca da espécies entre macrociclos adjacentes.

54 Eletrodo de membrana líquida

55 Eletrodo de Membrana Líquida para Ca 2+ Eletrodo para determinação de cálcio: Equilíbrio: [(RO) 2 POO] 2 Ca 2(RO) 2 POO - + Ca 2+ orgânico orgânico aquoso (R = C 10 H 21 ) Principais interferentes: Zn 2+, Fe 2+, Pb 2+, Cu 2+, Sr 2+, Mg 2+, Ba 2+ e Na + Membrana: Didecilfosfato de cálcio dissolvido em dioctilfenilfosfonato A relação entre o potencial e pca é análogo à do eletrodo de vidro. E ind K 0,0592 loga1 Eind K 2 0, pca

56 Eletrodo de íon seletivo para Nitrato Eletrodo de membrana líquida orgânica de troca-iônica seletiva; A solução interna é composta de NaNO 3 0,10 mol/l e NaCl 0,10 mol/l; Resposta Nernstiana na faixa de concentração de nitrato de 7 x 10-6 a 1 mol/l. E E a E E E E E lim lim 2 0,0592 log z 0,0592loga cons tan te lim lim lim lim lim a a L 0,0592 log a L 0,0592 log( NO L 0,0592 log ' L 0,0592 pno ,0592loga NO NO ' L 0,0592 log NO 3 3 NO 3 ) 1 0,0592 log NO 3

57 Titulação Potenciométrica Utilização da medida do potencial de um eletrodo indicador para determinar-se o ponto de equivalência de uma titulação. Método muito mais exato e preciso que a utilização de indicadores visuais.

58 dph/dv ph Titulação do ácido fosfórico com hidróxido se sódio H 3 PO 4 + NaOH NaH 2 PO 4 + H 2 O NaH 2 PO 4 + NaOH Na 2 HPO 4 + H 2 O Na 2 HPO 4 + NaOH Na 3 PO 4 + H 2 O K 1 = 7,11 x 10-3 K 2 = 6,32 x 10-8 K 3 = 7,10 x d 2 ph/dv o PE 1 o PE X Axis Title Volume de NaOH / ml

59 dph/dv ph Titulação do carbonato de sódio com ácido clorídrico pk 1 = 6,14 pk 2 = 10, d 2 ph/dv o PE 2 o PE Volume de HCl, ml Volume de HCl / ml