Amperometría

La amperometría és una tècnica d'anàlisis químic basada en la mida de la corrent elèctrica produïda per una espècie electroactiva durant el procés d'oxidació o de reducció. S'utilisa per a determinar la concentració d'un analito en dissolució. La mida es realisa a potencial fix en condicions d'electrodo polarisat, és dir a un voltage superior al pronosticat per l'equació de Nerst, forçant una reacció d'oxidació o de reducció del analito. En amperometría, durant les mides, les dissolució objecte de la mida electroanalítica tenen que estar en moviment constant, be per agitació, o be per que s'opera en fluix continu (cromatografía, FIA ...) o utilisar electrodos rotatoris, per a facilitar el transport de massa des d'o cap a l'electrodo.

Aplicacions

La amperometría es pot utilisar de forma directa o en valoracions amperométricas per a determinar el punt final. Els electrodos deuen ser polarisables, és dir, electrodos en els que l'intensitat de corrent és constant i independent del potencial aplicat, a lo manco en un interval considerable. Entre els electrodos polarisables convencionals, es troben l'electrodo de gota de mercuri, el de platí i el de grafit. També s'utilisa la amperometría com a método de detecció en tècniques d'anàlisis en fluix continu, com l'Anàlisis per Injecció en Fluix (FIA) o cromatografía líquida. En estes aplicacions el material de l'electrodo de treball utilisat per a la detecció amperométrica és més crític que en els electrodos utilisats en valoracions o en amperometría directa, ya que es requerix una major estabilitat mecànica i operativa. Solen utilisar-se electrodos de carbono, com el de pasta de carbono o el de carbono vitrificado.

Una  aplicació important de la amperometría  està relacionada en la construcció  de sensors  químics i biosensores. Un de  els  primers sensors amperométricos va ser desenrollat en  1956 per L. C. Clark per a medir oxigen dissolt en sanc i d'ampli us en anàlisis ambiental, per a la determinació d'oxigen en qualsevol tipo de mostra acuosa. El sensor, conegut com electrodo de Clark, utilisa un disc de platí com a electrodo de treball i un anell d'argent com contraelectrodo. En el càtodo de platí es produïx la reducció de l'oxigen que difon a través d'una membrana permeable a este gas.

$\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}+4\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Encara que  varis gasos poden difondre's a través de la membrana, incloent N₂ i CO₂ , solament l'oxigen sofrix reducció en el càtodo, donant com resultat una corrent d'intensitat proporcional a la seua concentració en la dissolució.

Un atre  eixemple  d'un  sensor  amperométrico és el de glucosa.  En este  sensor utilisa tres membranes. La membrana més externa, del policarbonat és permeable a la glucosa i al oxigen. La segona membrana conté una  preparació  immovilisada de  glucosa oxidasa, que  cataliza  l'oxidació de la glucosa a gluconolactona  i peròxit  d'hidrogen.

$\mathrm{\beta }\text{-}\mathrm{D}-\mathrm{g}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}\mathrm{a}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{g}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{a}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{a}\mathrm{q})$

El peròxit d'hidrogen es  difon a  través de la membrana  més interna, d'acetat de celulosa,  a on  experimenta oxidació  en un ànodo de Pt. L'intensitat de corrent, conseqüència de l'oxidació del peròxit d'hidrogen a oxigen en l'electrodo de platí, està relacionada en la concentració de glucosa, per lo que la mida amperométrica permet determinar el contingut de glucosa.

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{a}\mathrm{q})+2\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{a}\mathrm{q})+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})+2\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}$

Existixen atres eixemples de sensors amperométricos. Aixina, per eixemple, s'ha desenrollat un biosensor de CO₂ a partir d'un sensor amperométrico d'O₂ en una membrana de dos capes, una de les quals conté una preparació de bactèries autotróficas immovilisades. El CO₂ de la dissolució difon a través de la s membranes i és convertit en O₂ per les bactèries, aumentant la concentració en el càtodo de platí, a on és reduït a aigua.

Valoracions amperométricas

Curva amperométrica de valoració

Artícul principal → Titulació amperométrica.

Una atra utilitat de la amperometría en l'anàlisis químic és la valoració amperométrica. Utilisant la variació de l'intensitat de corrent a lo llarc li la valoració, és possible establir el punt final d'esta si el valorante, el analito o abdós són substàncies electroactivas. En este cas, es pot medir la corrent que circula entre els electrodos quan s'impon un potencial constant entre ells. L'intensitat de corrent va variant a mida que s'afig el valorante, pero esta variació és diferent abans i despuix del punt d'equivalència. Representant l'intensitat de corrent con relación a el volum de valorante afegit, s'obté una doble tendència llineal, a partir de la qual es pot establir el punt final de la valoració per intercesión d'abdós llínees.

Les valoracions amperómetricas es poden portar a terme utilisant un electrodo de treball polarisable i un atre de referència no polarisable o en dos electrodos indicadors polarisables, en el cas dels quals, la tècnica rep el nom de valoració biamperométrica.