Aulão de Voltametria
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VOLTAMETRIAVOLTAMETRIA
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Dentre o grupo de tcnicas que se baseiam na aplicao de umprograma de potencial aplicado aos eletrodos e a correntefaradaica que resulta neste processo, destacam-se:
Polarografia
Mtodos voltamtricos
PolarografiaPolarografia de pulso normalPolarografia de pulso diferencialVoltametria de redissoluoVoltametria de onda quadradaVoltametria cclica
-
Um dos primeiros relatos que envolve um experimentoeletroqumico foi descrito por Luigi Galvani em 1791:
Havia dessecado uma r, que fora colocada sobre uma mesa,prximo a uma mquina eltrica. Um dos assistentes colocou
Histrico
prximo a uma mquina eltrica. Um dos assistentes colocouem contato o terminal da mquina com os nervos da r,ocorrendo uma pronta contrao dos msculos das pernas.
Galvani concluiu: ...there is a profound connection betweenbiological and electrochemical events
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-1800: a pilha de Volta descrita-1834: Michael Faraday estabeleceu as leis que regem os princpiosdos processos voltamtricos:
A passagem de uma determinada quantidade de corrente,
Histrico
A passagem de uma determinada quantidade de corrente,deposita uma determinada massa de um dado elemento.
A mesma corrente deposita igual nmero de mols de materialdiferente, cujo processo envolva igual nmero de eltrons.
-
-1859: Plant apresenta as primeiras baterias chumbo/cidosulfrico, que foram utilizadas na Telefonia-1880: foi iniciada a fabricao de baterias comerciais.
Histrico
E a eletroqumica? No evoluiu como poderia, por conta dodomnio da termodinmica no final do sculo 19 e incio dosculo 20. A cintica dos processos havia sido esquecida....
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POLAROGRAFIAPOLAROGRAFIA
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A polarografia se enquadra dentro da voltametria. (Koltoff eLaitinen)-1922: Jaromir Heyrowsky (Nobel 1959) apresentou pela primeiravez a polarografia.
Histrico
Inicialmente, uma clula de dois eletrodos (indicador ou de trabalhoe referncia) era utilizada. O potencial era variado linearmenteentre o potencial inicial e o final e a corrente que flua entre os doiseletrodos era monitorada.
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Clula polarogrfica
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Clula polarogrfica
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Polargrafo construdo por Heirowski e Shitaka
http://chem.ch.huji.ac.il/instruments/electrochemical/polarographs_heyrovsky.htm/
Eletrodo gotejante de
mercrio (EGHg)
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Na clula com dois eletrodos, o processo eletroqumico que ocorresobre o eletrodo de trabalho, requer uma reao complementar nocompartimento do eletrodo de referncia.
Assim, se no eletrodo de mercrio estiver sendo reduzido chumbo,
Princpio
Assim, se no eletrodo de mercrio estiver sendo reduzido chumbo,no eletrodo de referncia o mercrio metlico oxidado a Hg+,que rapidamente ser precipitado na forma de Hg2Cl2.
Se a reao principal for uma oxidao, no eletrodo de refernciaHg2Cl2 que ser reduzido a Hgo.
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Pelo fato de haver um eletrodo de Hg muito pequeno - reamxima da ordem de poucos mm2 ao passo que o eletrodo dereferncia tem rea de muitos cm2 - o fluxo de corrente porunidade de rea baixo e pouco afeta o seu potencial.
Nos anos 50/60, surgiram os potenciostatos, que utilizam clulasde trs eletrodos, sendo que a corrente flui entre o eletrodo detrabalho e o auxiliar, ao passo que o potencial medido entre oeletrodo de trabalho e o de referncia.
Medies muito mais precisas e bem maisrpidas podem ser feitas desta maneira.
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Vantagens-Eletrodo renovvel (gota limpa)-Eletrodo com excelente reprodutibilidade (tamanho e forma)-Superfcie extremamente lisa e uniforme
Vantagens e desvantagens da utilizao do eletrodo de mercrio
-Metal: pode ser purificado (99,99999%)-Apresenta elevada sobretenso reduo de H+
-Muitos metais reduzem-se reversivelmente a amlgamas na superfcie
Desvantagens-O metal txico -A faixa de trabalho na regio andica estreita (Hg oxida-se a Hg(I))
-
Oxignio - interfernciaQuando se trabalha na regio catdica, h a necessidade da remoo do oxignioatmosfrico dissolvido nas solues.
O O2 reduzido nos eletrodos em duas etapas separadas de dois eltrons ou emuma etapa de quatro eltrons que variam entre 0,05 V e -0,90 V vs ECS,dependendo do pH e do material do eletrodo de trabalho.
O2 + 2H+ + 2e- H2O2
H2O2 + 2H+ + 2e- 2H2O Meio cido
Meio alcalinoO2 + 2H2O + 2e- 2OH- + H2O2
H2O2 + 2e- 2OH-
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Oxignio - remoo
Problemas com o oxignio:Contribuem para a corrente medida no eletrodoPode oxidar a superfcie do eletrodoPodem reagir com os reagentes e/ou produtos da reao de eletrodo a serestudada
Remoo do oxignio:Quimicamente - pela adio de hidrazina: N2H4 + O2 N2 + 2H2OSaturao com gs inerte (Ar ou N2) por no mximo 10 minutos.
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Polarograma
Cd2+ + 2e- Cd )][][Relog(0592,0
Oxd
nEE o =
-
1.Regio onde o potencial positivo (E > 0) - surge uma corrente andica devido a oxidao domercrio do prprio eletrodo de trabalho: Hg Hg2+ + 2e-
portanto, nessa regio a polarografia no pode ser usada.2.Regio entre 0 V e -0,5 V - nessa parte do polarograma observa-se apenas a chamada correnteresidual, que decorrente de reduo/oxidao de impurezas presentes no eletrlito de suporte(HCl 1 molL-1).3.Parte do polarograma onde E = -0,6 V: Neste potencial ocorre um aumento brusco da correnteem funo da reduo do cdmio junto superfcie do eletrodo gotejante de mercrioCd2+ + 2e- + Hg Cd(Hg)4.Regio entre -0,7 e -1,0 V: Nessa parte do polarograma a corrente atinge um valor limite e por4.Regio entre -0,7 e -1,0 V: Nessa parte do polarograma a corrente atinge um valor limite e porisso chamada de corrente limite e independente do potencial aplicado. Nesse intervalo depotencial o Cd2+ reduzido to rapidamente quanto chega na superfcie do eletrodo, atravs de umprocesso de transporte por difuso de seus ons do interior da soluo at superfcie do eletrodo.Nessa condio, a corrente resultante chamada de corrente de difuso.5. Regio do polarograma onde E < -1,0 V: A corrente aumenta em funo do potencial devido reduo de H3O+ do eletrlito de suporte: H+ + e- H2Nessa regio a polarografia tambm no pode ser usada, pois a corrente devido ao eletrlitosuporte (ons H+, neste exemplo) sobrepor-se- corrente de difuso produzida pela espcieeletroativa de interesse (analito).
-
A princpio, a corrente registrada em um polarograma, a soma de diversascomponentes (Ilimite = Id + Ic + Im).
Corrente de migrao (Im): Provm da oxidao ou reduo da parcela de analitoque alcana a superfcie do eletrodo por efeito da atrao eletrosttica. D
Tipos de corrente
resultados errticos para concentraes baixas de analito. eliminada pelaadio de ~50 ou 100 vezes mais eletrlito suporte (alta concentraes de outrosons que no so reduzidos no eletrodo e dominam a corrente de migrao).
De modo a minimizar o fenmeno de migrao dos ons eletroativos, causadapelo campo eltrico, necessria a adio de uma soluo contendo umaconcentrao elevada de eletrlito inerte, chamado ELETRLITO SUPORTE.
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Corrente de conveco (Ic): Transporte de ons para a superfcie doeletrodo por meios mecnicos (agitao). Na polarografia tradicionalno h agitao e pode-se simplificar o sistema admitindo que ascorrentes de conveco so muito pequenas (ic = 0).
Tipos de corrente
Corrente de difuso (Id): Provm da oxidao ou reduo de materialeletroativo que alcana a superfcie do eletrodo apenas por difuso Ilimite = Id
-
Minimizadas as correntes residual e de migrao, Ilkovic podederivar a equao da polarografia:
Equao da polarografia
Id= 607nD1/2m2/3t1/6C
Onde:Onde:607: inclui o Faraday, densidade Hg e outros fatoresn = nmero de eltrons envolvidos no processoD = coeficiente de difuso da espcie reagente (cm2s)m = velocidade de escoamento do mercrio (mg/s)t = tempo de vida da gota (s)C = concentrao do reagente
-
a corrente presente em todos os polarogramas, e se constitui nasoma da corrente faradaica, provinda de processos redox deimpurezas da soluo (traos de espcies eletroativas e ainda dooxignio dissolvido) e de corrente capacitiva, provinda do processode carga da dupla camada eltrica.
Corrente residual
de carga da dupla camada eltrica.
A gota de mercrio acumula carga negativa em sua superfcie que comparvel ao potencial de uma camada fina da soluo que acerca (dupla camada eltrica). Quando as gotas de mercrio caem,levam esta carga com elas e da resulta uma pequena correntepositiva.
-
Potencial de meia-onda
-E1/2 potencial no polarograma correspondente meia altura da ondapolarogrfica
-E1/2 caracterstico da substncia eletroativa e reflete a facilidade dereduo ou oxidao da substncia em um dado eletrlito
-E1/2 independente da concentrao
-s vlida para processos reversveis
-
Potencial de meia-ondaQuanto ao potencial de meia-onda, E1/2, trata-se de um parmetro oriundo daequao de Nernst aplicada polarografia.Ox + ne- RedA equao de Nernst para esta reao no sentido da reduo (ondapolarogrfica catdica), a 250C, adquire a forma
0592,0 a )log(0592,00ox
red
a
a
nEE =
-
Potencial de meia-ondaQuanto ao potencial de meia-onda, E1/2, trata-se de um parmetro oriundo daequao de Nernst aplicada polarografia.Ox + ne- RedA equao de Nernst para esta reao no sentido da reduo (ondapolarogrfica catdica), a 250C, adquire a forma
0592,0 aOxOxki
oxidadaespcieaPara
i )][]([:
=
)log(0592,00ox
red
a
a
nEE =
kiiOxiOxki
di
d
i
/)(][][
=
==
-
Potencial de meia-ondaQuanto ao potencial de meia-onda, E1/2, trata-se de um parmetro oriundo daequao de Nernst aplicada polarografia.Ox + ne- RedA equao de Nernst para esta reao no sentido da reduo (ondapolarogrfica catdica), a 250C, adquire a forma
0592,0 aOxOxki
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a
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di
d
i
/)(][][
=
==
kiddki
reduzidaespcieaPara
i
i
/][Re][Re
:
=
=
-
Potencial de meia-ondaQuanto ao potencial de meia-onda, E1/2, trata-se de um parmetro oriundo daequao de Nernst aplicada polarografia.Ox + ne- RedA equao de Nernst para esta reao no sentido da reduo (ondapolarogrfica catdica), a 250C, adquire a forma
0592,0 aOxOxki
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i )][]([:
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)log(0592,0
)/)(
/log(0592,0
)log(0592,0
0
0
0
iii
nEE
kiiki
nEE
a
a
nEE
d
d
ox
red
+=
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kiiOxiOxki
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i
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Potencial de meia-ondaQuanto ao potencial de meia-onda, E1/2, trata-se de um parmetro oriundo daequao de Nernst aplicada polarografia.Ox + ne- RedA equao de Nernst para esta reao no sentido da reduo (ondapolarogrfica catdica), a 250C, adquire a forma
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a
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di
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reduzidaespcieaPara
i
i
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:
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Quando i = id / 2 E = E1/2 )log(0592,02/1 iii
nEE d +=
-
O potencial de oxidao ou reduo de um on metlico grandementeafetado pela presena de espcies que formam complexos com o on.
O potencial de meia-onda para a reduo de um complexo metlico geralmente mais negativo do que o potencial de reduo do on metlicocorrespondente na forma no complexada.
Formao de complexos
correspondente na forma no complexada.
Permite determinar a composio do complexo e a constante de formaouma vez que a reao seja reversvel.
Mn+ + Hg + ne- M(Hg)Mn+ + xA- MAx(n-x)+
Lfc cn
xKn
EE log0592,0log0592,0)( 2/12/1 +=
razo molar entre o agente complexante e o ction
forma complexada
-
Formao de complexos
-
Polarografia a corrente constanteEsta tcnica muito limitada para os dias atuais, pois no conseguedeterminar espcies com concentraes abaixo de 10-4 a 10-5 mol L-1. A atualanlise de traos exige a determinao de concentraes da ordem de at 10-12
mol L-1, ou mesmo menor.
Corrente Capacitiva (principal limitador): devido dupla camada eltricaCorrente Capacitiva (principal limitador): devido dupla camada eltrica
Corrente Faradaica: ocorre devido a impurezas presentes no eletrlito suporte,em outros reagentes utilizados e ao oxignio dissolvido. Essa corrente pode serreduzida ou mesmo eliminada usando-se reagentes mais puros e removendo-seo oxignio pela passagem de um gs inerte.
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Polarografia a corrente amostrada (DC Tast)
A corrente capacitiva cai mais rapidamente do que a faradaica em funo dotempo, fazendo-se a medida nos ltimos milisegundos da durao da gota, acorrente faradaica ser discriminada da capacitiva.
Tempo pr-determinado para a durao da gota de mercrio.
Tempo de durao da gota: 1 segundo e nos ltimos 15 a 20 milisegundos dedurao a corrente amostrada.
Trabalha-se com conforto em concentraes da ordem de 10-4 a 10-5 mol L-1 emelhora um pouco a resoluo
-
Polarografia acorrente constante
Polarografia acorrente amostrada
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Anlise quantitativaSe a substncia se reduz ou se oxida entre os potenciais +0,4 e -1,2 V, pode-se observar uma onda polarogrfica proporcional concentrao da espcie eletroativa.
Se vrias espcies esto presentes na mesma soluo, pode-seSe vrias espcies esto presentes na mesma soluo, pode-seobservar um certo nmero de ondas polarogrficas com potenciaisde meia-onda em valores prximos dos potenciais padres deeletrodo das espcies (resoluo de 100mV).
O aumento da corrente de difuso proporcional concentraoda espcie envolvida.
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Como medir a corrente de difuso
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Curva derivada
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Mtodo da adio padroUma soluo contendo Cd2+ foi analisada por polarografia empregando-se o mtodo da adio depadro. 25 mL de uma soluo desaerada contendo a amostra e 1 mol L-1 de HNO3 produz umacorrente de 1,78 A (E = -0,85 V vs ECS). Posteriormente, com a adio de 5,00 mL de umasoluo padro 2,25x10-3 mol L-1 de Cd2+, a mistura resultante produziu uma corrente de 4,48 A.Calcule a concentrao do Cd2+ na amostra.
-
Mtodo da adio padroUma soluo contendo Cd2+ foi analisada por polarografia empregando-se o mtodo da adio depadro. 25 mL de uma soluo desaerada contendo a amostra e 1 mol L-1 de HNO3 produz umacorrente de 1,78 A (E = -0,85 V vs ECS). Posteriormente, com a adio de 5,00 mL de umasoluo padro 2,25x10-3 mol L-1 de Cd2+, a mistura resultante produziu uma corrente de 4,48 A.Calcule a concentrao do Cd2+ na amostra.
)25(].[78,1 2 mLCdkA += )25(].[78,1 mLCdkA =
-
Mtodo da adio padroUma soluo contendo Cd2+ foi analisada por polarografia empregando-se o mtodo da adio depadro. 25 mL de uma soluo desaerada contendo a amostra e 1 mol L-1 de HNO3 produz umacorrente de 1,78 A (E = -0,85 V vs ECS). Posteriormente, com a adio de 5,00 mL de umasoluo padro 2,25x10-3 mol L-1 de Cd2+, a mistura resultante produziu uma corrente de 4,48 A.Calcule a concentrao do Cd2+ na amostra.
)25(].[78,1 2+= mLCdkA)1025,2.
305].[
3025
.(48,4)25(].[78,1
32 + +=
=
xCdkA
mLCdkA
-
Mtodo da adio padroUma soluo contendo Cd2+ foi analisada por polarografia empregando-se o mtodo da adio depadro. 25 mL de uma soluo desaerada contendo a amostra e 1 mol L-1 de HNO3 produz umacorrente de 1,78 A (E = -0,85 V vs ECS). Posteriormente, com a adio de 5,00 mL de umasoluo padro 2,25x10-3 mol L-1 de Cd2+, a mistura resultante produziu uma corrente de 4,48 A.Calcule a concentrao do Cd2+ na amostra.
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305].[
3025
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=
xCdkA
mLCdkA
142)42
2
1023,2][1075,3].[83,0(
][48,478,1
+
+
+
=+
= molLxCdxCd
Cd
-
Mtodo do padro internoO clorofrmio um padro interno na determinao do pesticida DDT em uma anlise polarogrficana qual cada composto reduzido na superfcie de um eletrodo. Uma mistura contendo clorofrmioa 0,500 mmol L-1 e DDT a 0,8 mmol L-1 fornece sinais de 15,3 A para o clorofrmio e 10,1 A parao DDT. Uma soluo desconhecida (10,0 mL) contendo DDT foi colocada em um balo volumtricode 100 mL e foram adicionados 10,2 L de clorofrmio (PM 119,39, densidade = 1,484 g mL-1). Apsa diluio a marca de aferio com solvente, foram observados os sinais polarogrficos de 29,4 e8,7 A para o clorofrmio e DDT, respectivamente. Encontre a concentrao de DDT na amostra8,7 A para o clorofrmio e DDT, respectivamente. Encontre a concentrao de DDT na amostradesconhecida.
42,28,05,0
.
1,103,15
== kk
-
Mtodo do padro internoO clorofrmio um padro interno na determinao do pesticida DDT em uma anlise polarogrficana qual cada composto reduzido na superfcie de um eletrodo. Uma mistura contendo clorofrmioa 0,500 mmol L-1 e DDT a 0,8 mmol L-1 fornece sinais de 15,3 A para o clorofrmio e 10,1 A parao DDT. Uma soluo desconhecida (10,0 mL) contendo DDT foi colocada em um balo volumtricode 100 mL e foram adicionados 10,2 L de clorofrmio (PM 119,39, densidade = 1,484 g mL-1). Apsa diluio a marca de aferio com solvente, foram observados os sinais polarogrficos de 29,4 e8,7 A para o clorofrmio e DDT, respectivamente. Encontre a concentrao de DDT na amostra8,7 A para o clorofrmio e DDT, respectivamente. Encontre a concentrao de DDT na amostradesconhecida.
42,28,05,0
.
1,103,15
== kk
142,12][39,119.484,1. ===== molLoclorofrmiCPMCV
nPMVmd I
-
Mtodo do padro internoO clorofrmio um padro interno na determinao do pesticida DDT em uma anlise polarogrficana qual cada composto reduzido na superfcie de um eletrodo. Uma mistura contendo clorofrmioa 0,500 mmol L-1 e DDT a 0,8 mmol L-1 fornece sinais de 15,3 A para o clorofrmio e 10,1 A parao DDT. Uma soluo desconhecida (10,0 mL) contendo DDT foi colocada em um balo volumtricode 100 mL e foram adicionados 10,2 L de clorofrmio (PM 119,39, densidade = 1,484 g mL-1). Apsa diluio a marca de aferio com solvente, foram observados os sinais polarogrficos de 29,4 e8,7 A para o clorofrmio e DDT, respectivamente. Encontre a concentrao de DDT na amostra8,7 A para o clorofrmio e DDT, respectivamente. Encontre a concentrao de DDT na amostradesconhecida.
42,28,05,0
.
1,103,15
== kk
16
1
27,11,0
102,1042,12][
42,12][39,119.484,1.
=
=====
mmolLxxoclorofrmi
molLoclorofrmiCPMCV
nPMVmd
amostraadic
I
K
-
Mtodo do padro internoO clorofrmio um padro interno na determinao do pesticida DDT em uma anlise polarogrficana qual cada composto reduzido na superfcie de um eletrodo. Uma mistura contendo clorofrmioa 0,500 mmol L-1 e DDT a 0,8 mmol L-1 fornece sinais de 15,3 A para o clorofrmio e 10,1 A parao DDT. Uma soluo desconhecida (10,0 mL) contendo DDT foi colocada em um balo volumtricode 100 mL e foram adicionados 10,2 L de clorofrmio (PM 119,39, densidade = 1,484 g mL-1). Apsa diluio a marca de aferio com solvente, foram observados os sinais polarogrficos de 29,4 e8,7 A para o clorofrmio e DDT, respectivamente. Encontre a concentrao de DDT na amostra8,7 A para o clorofrmio e DDT, respectivamente. Encontre a concentrao de DDT na amostradesconhecida.
42,28,05,0
.
1,103,15
== kk
16
1
27,11,0
102,1042,12][
42,12][39,119.484,1.
=
=====
mmolLxxoclorofrmi
molLoclorofrmiCPMCV
nPMVmd
amostraadic
I
K1
1
09,9][10)100(9090,0][
][27,1
.42,27,84,29
=
=
=
mmolLDDTxDiluiomLmmolLDDT
DDT
amostra
-
ExerccioMedidas foram feitas em uma curva polarogrfica para determinarse o par O + ne- R reversvel e, em caso afirmativo, o nmerode eltrons n e o potencial de meia onda E1/2. Os seguintes dadosforam obtidos a 25oC. Eapl. vs ECS (V) I (mA)
-0,395 0,49-0,395 0,49
-0,418 0,96
-0,437 1,48
-0,455 1,95
-0,475 2,42
-0,495 2,95
-
-0,50
-0,48
-0,46
-0,44
-0,42
-0,40
-0,38E
a
p
l
.
)log(0592,02
1 III
nEE
d
=
-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8-0,50
log (i/(iL-i))
Equao da reta: )log(0592,0-0,4368II
IEd
=
-
A polarografia usual d resultados muito bons em concentraesmoderadas (10-3 a 10-5 mol L-1), porm em concentraes menoresas aplicaes ficam limitadas devido s flutuaes rtmicas que soregistradas durante a formao e queda das gotas de mercrio.
Limitaes da tcnica
A diferena entre os potencias de meia-onda de reduo de doisons deve ser, pelo menos, 200 mV para que as ondas de reduopossam ser separadas.
Corrente capacitiva
-
Com o advento dos potenciostatos, novas tcnicas puderam serimplementadas.
As tcnicas de pulso e o desenvolvimento de eletrodos comdestacamento sincronizado de gotas e de eletrodos de gota estticapermitiram minimizar a contribuio da corrente capacitiva.
Os limites de quantificao alcanaram a faixa de 10-7 a 10-9 mol L-1,superando em muitos casos a absoro atmica, com as vantagensadicionais de:-Permitir a especiao de elementos-Quantificar mltiplos elementos num experimento
-
Tcnicas de pulso
Com o desenvolvimento dos potenciostatos modernos, surgiu apossibilidade de controlar de forma mais adequada a aplicaodo potencial e a realizao das medidas em condio maisfavorveis.
Passou-se ento a aplicar degraus de potencial e a realizar asmedies de corrente no tempo mais favorvel, onde a correntecapacitiva j estava reduzida significativamente.
-
Polarografia de pulso normal
Permitiu que os limites de deteco, anteriormente situados nafaixa de 10-5 mol L-1, passasse faixa de 5 x 10-7mol L-1
-
Polarografia de pulso diferencialA polarografia de pulso diferencialveio a melhorar ainda mais odesempenho das tcnicas de pulso.
Nesta tcnica, todos os pulsos tem aNesta tcnica, todos os pulsos tem amesma magnitude e a corrente medida antes da aplicao do pulsoe no final do perodo de cada pulso.
Os limites de deteco passaram aalcanar a faixa de 10-8 mol L-1.
-
Polarografia de onda quadrada
-
Aplicaes
Uma das grandes vantagens das tcnicas polarogrficas sobre osoutros mtodos de anlise que ela pode ser aplicada a amostrasde tipos bem diferentes.
A nica exigncia que ocorra na soluo um processoA nica exigncia que ocorra na soluo um processoeletroqumico de oxidao ou reduo mensurvel em um temporazovel.
Isto significa que a tcnica pode ser aplicada maior parte dosmetais e nions e a muitas espcies orgnicas.
-
Eletrodo de gota pendente de mercrio
-
Pr-concentraoOs novos eletrodos de mercrio de gota pendente permitiram que sepassasse a explorar longos perodos de coleta do analito de interesse,denominada de etapa de pr-concentrao.
Em todos os procedimentos, o analito primeiramente depositado noeletrodo sob agitao. Depois de certo tempo, a eletrlise parada assimcomo a agitao e o analito depositado determinado.
Aps este perodo, atravs de uma varredura rpida (de poucos segundos)todo o material coletado re-oxidado para a soluo (stripping).
Isto possibilitou que se alcanassem limites ainda menores de concentrao.
-
Stripping andico
Os mtodos de strippingandico com EGPHg baseiamse na formao de amlgamasdos metais a seremdeterminados, dentre os quais,Cu, Pb, Cd, Zn, Tl...
-
Stripping catdico
J os processos catdicosbaseiam-se na formao de filmesinsolveis de HgX, dentre os quaiscloreto, brometo, iodeto, sulfeto...
-
Eletrodos slidosA partir de 1950, os eletrodos slidos passaram a serexplorados, especialmente na regio andica, regioinadequada para utilizar eletrodos de mercrio.
Dentre os eletrodos mais utilizados, encontram-se os eletrodosDentre os eletrodos mais utilizados, encontram-se os eletrodosde metais nobres (platina, ouro, prata, irdio....) e diversasformas de carbono (grafite piroltico, carbono vtreo, pasta degrafite...)
-
Materiais usados como eletrodos navoltametria
A escolha de um material a ser usado como eletrodo depende em grande parteda zona de potenciais teis do eletrodo no solvente empregado, e da qualidadee pureza do material.
A zona de potenciais teis est limitada por um ou mais dos seguintes fatores:-decomposio do solvente-decomposio do eletrlito suporte-dissoluo do eletrodo ou formao de uma camada na sua superfcie de umasubstncia isoladora/semicondutora.
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Regies de trabalho
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Vantagens e desvantagens dos eletrodos slidos frente ao de Hg
Vantagens-Janela de potencial mais ampla-Simplicidade de operao-Facilidade de operao-Robustez
Desvantagens-No apresentam sobrepotencial reduo de H+
-Superfcie menos reprodutvel-Renovao da superfcie mais trabalhosa
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Voltametria
O termo voltametria engloba um grupo de mtodos eletroanalticosnos quais a informao sobre o analito deriva das medidas decorrente em funo do potencial aplicado, sob condies onde oeletrodo de trabalho (ou indicador) encontra-se polarizado.
A forma mais utilizada a varredura linear de potencial, utilizadadesde os primrdios da polarografia.
A faixa de potencial varrida em uma nicadireo, iniciando no potencial inicial (t = 0) eterminando no potencial final (t = tf).
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Clula voltamtrica
Eletrodo de
referncia
Eletrodo detrabalho
Contra-eletrodo
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Diagrama
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Voltamograma
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Voltamogramas mistos
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Voltametria cclicaJ na voltametria cclica, a direo do potencial invertido ao finalda primeira varredura. Ento, geralmente a varredura tem a formade um tringulo issceles.
Este processo traz a vantagem de que o produto da reao redoxque ocorreu na primeira etapa de varredura (na ida), pode seravaliado novamente na varredura reversa (na volta).
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Voltamograma cclicoFe(CN)63- + e- Fe(CN)64-
A: incio da curva de potencial vs correnteB: incio da reduo (corrente catdica)B-C: aumento rpido na correnteC-D: aumento mais lento na corrente devida diminuio daconcentrao superficial.D-F: queda na concentrao superficial.F: direo de varredura trocadaF-H: corrente continua catdica, pois os potenciais ainda sonegativos o suficiente para promover a reduo.I: potencial positivo para impedir a reduo, a corrente vai azero e torna-se andicaJ: corrente andica mximaJ-K: queda na concentrao superficial
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Corrente de pico
Onde:n o nmero de eltrons envolvidos na semi-reao
2/12/12/3510686,2 vAcDnxip =
n o nmero de eltrons envolvidos na semi-reaoA a rea do eletrodo (cm2)C a concentrao (mol cm-3)D o coeficiente de difuso (cm2 s-1)n a velocidade de varredura (V s-1)
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Processos reversveis
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a) A separao entre os potenciais de pico (Epa-Epc) igual a 59/nmV, para qualquer velocidade de varredura (n = no. de eltrons).
b) O nmero de eltrons envolvidos em um processo reversvelpode ser determinado.
c) A relao de correntes (ipa/ipc) igual a 1, independente davelocidade de varredura utilizada.
d) A corrente de pico cresce linearmente em funo da raizquadrada da velocidade de varredura.
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Informao qualitativaNO2 + 4e- + 4H+ NHOH + H2O (A)Reduo formao de derivado de
hidroxilamina
NHOH NO + 2H+ + 2e- (B)Parathion
NHOH NO + 2H + 2e (B)Oxidao formao de um derivado
nitroso
NO + 2H+ + 2e- NHOH (C)Reduo formao de derivado de
hidroxilamina
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-Avaliar o potencial formal de pares redox
-Determinar processos qumicos que precedem ou sucedemreaes eletroqumicas
Aplicaes
-Avaliar a cintica de transferncia eletrnica
-Investigar a reatividade qumica das mais diferentes espcies
A voltametria cclica uma ferramenta muito favorvel para estudosexploratrios.
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O cido ascrbico pode ser oxidado a cido dehidroascrbico sobre o eletrodode carbono vtreo permitindo sua determinao quantitativa. 15 mL de eletrlitosuporte foi colocado na clula eletroqumica juntamente com os eletrodos.Registrou-se o voltamograma e obteve-se uma corrente de oxidao de 0,8 A.Aps isso, adicionou-se 2 mL de amostra de suco de laranja na clula
EXERCCIO
eletroqumica e registrou-se o voltamograma obtendo-se 15 A. Posteriormenteadicionou-se 50 L de soluo padro de cido ascrbico (0,1 mol L-1) clula eregistrou-se novamente o voltamograma obtendo-se 20 A. Determine aconcentrao de cido ascrbico na amostra original de suco de laranja.
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AmperometriaA amperometria refere-se medio da corrente ao ser aplicado um potencialconstante; nestas circunstncias, a grandeza da corrente eltrica determinada pela concentrao da espcie analisada.
Estas medies podem ser usadas para o acompanhamento da variao daconcentrao de um dado analito durante a titulao e para a fixao do pontoconcentrao de um dado analito durante a titulao e para a fixao do pontofinal.
A corrente de difuso proporcional concentrao do material eletroativopresente na soluo. Quando se remove o material eletroativo pela interaocom um reagente, a corrente de difuso diminuir. Este o princpiofundamental das titulaes amperomtricas.
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A titulao pode ser feita com rapidez, pois o ponto final encontradograficamente.
Podem ser feitas titulaes amperomtricas em diluies (aproximadamente10-4 mol L-1) nas quais as titulaes com indicador visual, ou as titulaespotenciomtricas, no proporcionam resultados exatos.
Vantagens
potenciomtricas, no proporcionam resultados exatos.