AMPEROMETRIÁ, VERSION 1 2334-1 - Arely Huerta Aguilar

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AMPEROMETRÍA
Índice 
INTRODUCCIÓN
¿QUÉ ES?
 PARA QUE SIRVE
FUNDAMENTO
ELECTRODOS UTILIZADO EN AMPEROMETRÍA
POLAROGRAFÍA
CURVA QUE SE GENERA 
COMO SE HACE EL ANALISIS
CONCLUSIÓN 
BIBLIOGRAFIAS 
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La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del mismo. Al caudal de corriente (cantidad de carga por unidad de tiempo) se lo denomina intensidad de corriente eléctrica. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio (A). Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético.
Las mediciones eléctricas son los métodos, dispositivos y cálculos usados para medir cantidades eléctricas. La medición de cantidades eléctricas puede hacerse al medir parámetros eléctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades físicas como la temperatura, presión, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en señales eléctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas.
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introduccion
Diagrama del efecto Hall, mostrando el flujo de electrones.
1. Electrones
2. Sensor o sonda Hall
3. Imanes
4. Campo magnético
5. Fuente de energía
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Es un método de química analítica, que ayuda a determinar valores determinados por la corriente. 
Se usa para determinar la cantidad de corriente que circula por el circuito de medida. 
Para que tenga aplicaciones analíticas se requiere que exista la relación con las concentraciones.
Se usa la ecuación de Ilkovic para poder ayudar a las determinaciones, donde el potencial es un factor determinante.
Es muy similar a la Voltamperometría, donde se diferencian por el enfoque de medición, aunque se relacionan y los nuevos aparatos de medición calculan ambas.
Se usan dos tipos de titulación en este proceso, las cuales constan de uno y dos electrodos, los cuales son nombrados monoamperométricos y biamperométricos. 
Se usan este tipo de titulaciones cuando no es posible el uso de indicadores.
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¿Qué es?
Los iones disueltos de las soluciones se mantienen en su estado basal en todo momento, aun ante la presencia de poco voltaje (del orden mili), no obstante, cuando empieza a existir un aumento del titulante, estos se reaccionan en los electrodos de manera correspondiente.
Cátodo: Reducción
Ánodo: Oxidación
Donde B y F, son los coeficientes, I es la especie química, a y g es parte de la fórmula molecular, c y h son las cargas, y de el número de electrones en el proceso (Tienen una relación directa).
Esto genera un incremento en la corriente, medible que ayuda para los cálculos de la titulación. Este aumento se toma en consideración del existente de manera estándar al principio, con el potencial inicial.
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Fundamentos
En el caso de un electrodo de trabajo se usa el potenciostato. No se completa el circuito en esta ocasión, creando variaciones únicas dependiendo del voltaje inicial a costa de la concentración inicial. Solo pasado por el punto de equilibrio se obtienen las reacciones.
Los electrodos de referencia y auxiliar, sirven para la generación de diferencia de potenciales en la misma solución.
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Ley de Kohlrausch
Se usa la ley de Kirchhoff para igualar las corrientes en las mismas malla.
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Si se puede mantener la velocidad constante, o se le considera para agregar, se tiene:
Se considera I_2 como cero para mantener igualdades, donde I_T dependerá de m_a.
Flujo másico en relación a la masa añadida: 
Volumen de titulación en función de la masa añadida: 
Volumen en función de la corriente: 
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Corriente vs Volumen, flujo másico constante
V vs I, similar a 0V Mono
Electrodos utilizados en Amperometría
Dentro de las valoraciones amperométricas podemos encontrarnos con dos tipos principales de valoraciones:
Con un electrodo indicador mantenido a un potencial constante respecto a un electrodo de referencia.
Con dos electrodos indicadores entre los que se aplica una diferencia de potencial constante.
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Polarografía
Está determinada por el transporte combinado de masa difusión/convección, esta se da cuando el electrodo de trabajo es un electrodo de gota de mercurio 
D: Coeficiente de difusión del analito (cm^2/s).
n: El número de electrones.
m: Es el flujo másico (mg/s).
t: Es el tiempo de vida de la gota (s).
C: es la concentración del analito (mol/cm^3.)
Muestra las oscilaciones de corriente correspondientes a las gotas de mercurio que caen desde el capilar. La corriente limitante se relaciona con la concentración del analito mediante la ecuación de Ilkovic.
. Las titulaciones amperométricas pueden ser realizadas de dos maneras diferentes:
-empleando dos electrodos
-empleando un electrodo
Polarografía
Las titulaciones amperométricas son una clase de titulaciones en donde el punto de equivalencia es determinado a través de la medición de una corriente eléctrica generada por una reacción redox. 
En el primer caso, conocido también como detección biamperométrica, se introduce en la solución dos electrodos idénticos, por ejemplo de platino, entre los que se establece una diferencia de potencial constante (del orden de algunos milivoltios) y se monitorea durante la titulación el valor de la corriente que pasa entre ellos. Para entender el funcionamiento de esta técnica, debemos analizar las condiciones que se deben cumplir para que efectivamente circule corriente por los electrodos. La circulación de corriente nos dice que el circuito ha sido cerrado, es decir que por los conductores externos están circulando electrones mientras que en la solución se establece una adecuada corriente iónica, para este propósito se debe cumplir que se produzca una reacción de reducción sobre un electrodo y la correspondiente reacción de oxidación sobre el otro electrodo. Si se analiza la reacción de titulación:
2S2O32- + I2 === S2O62- + 2I
Ejemplos de titulaciones Amperométricas
Si el titulante es la solución que contiene I2, antes del punto equivalente se tendrá en todo momento una mezcla de I-, S2O62- y S2O32-, en estas condiciones ninguna de estas especies se reduce u oxida sobre los electrodos, por lo tanto la corriente es nula. Cuando se tiene exceso de titulante, después del punto equivalente, se tiene la dupla I2/I- los que pueden reaccionar en los electrodos de acuerdo a
I2 + 2e- === 2I-y2I- === I2 + 2e-
Respectivamente. En este caso se observará un aumento de la corriente dado que la concentración de I2 va en aumento por lo que se espera obtener una curva de titulación del tipo:
La forma final de la curva de titulación dependerá del sistema que se esté analizando y del ordenen que se agreguen los reactivos (es decir cuál es el titulante y cual el analito). Por ejemplo si se analiza la titulación de una solución de Fe(II) con Ce(IV) como titulante, empleando un sistema de electrodos dobles a los que se les aplica una diferencia de potencial constante, ocurrirá lo siguiente:
Antes de agregar el titulante no circulará corriente puesto que la única especie presente mayoritariamente será el ion Fe(II) y recordemos que para que tener una corriente es necesario que ocurran simultáneamente reacciones en ambos electrodos.
Al comenzar con el agregado de titulante, se tendrá ahora la presencia simultánea deFe(II) y Fe(III) los que se oxidarán y reducirán respectivamente sobre el electrodo. Dado que se requiere que la misma cantidad de reactivo reacciones en ambos electrodos, la corriente ira en aumento ya que la concentración de Fe(III) se va incrementando con el aumento de titulante agregado. La corriente aumentará paulatinamente.
Una situación particular se tendrá en el 50% de la valoración. En este punto se cumple que la concentración de Fe(II) es igual a la de Fe(III) por lo tanto será el punto donde la corriente alcanzará un valor máximo. Para agregados posteriores de titulante, la concentración de Fe(II) será menor que la de Fe(III) y por lo tanto condicionará el valor dela corriente, la que comenzará a disminuir.Alcanzado el punto equivalente, la corriente se reducirá nuevamente a cero puesto quela concentración de Fe(II) es nula y por lo tanto no es posible la reacción simultánea de la dupla.
Posteriormente al punto equivalente la forma de la curva de titulación dependerá del titulante en cuestión, es decir si presenta una dupla que en esas condiciones también reaccione. De todas maneras, independientemente que la corriente comience a aumentar o permanezca constante (y nula), desde el punto de vista analítico es importante observar que se definirá un buen punto final correspondiente al punto equivalente de la reacción. Se espera entonces que la curva de titulación presente una forma como la siguiente:
En el segundo caso mencionado, la titulación amperométrica se realiza empleando un solo electrodo indicador. En este caso se requiere equipos más complejos (potenciostato) y el empleo de electrodo de referencia y auxiliar. Si bien desde el punto de vista del instrumental se requiere una mejor dotación, con esta variante es posible seleccionar puntualmente el potencial de trabajo donde se asegure ocurra la reacción de interés para la cuantificación del analito. Por ejemplo si se analiza una titulación potenciométrica de una solución de Pb(II) con Cr2O72-como titulante, se obtendrán distintas variaciones dependiendo de la selección del potencial de trabajo. 
Si se mantiene el electrodo a -0,5V (vs SCE), potencial donde es factible la reducción de Pb(II) y el Cr2O72-, se obtendrá la siguiente curva de titulación: En la misma titulación, si el potencial se mantiene a 0V (vs SCE), este valor no es suficiente para la reducción del Pb(II), por lo que no circulará corriente hasta después de alcanzado el punto final.
En todos los casos, para evaluar la factibilidad de la titulación amperométrica, es necesario del conocimiento previo del comportamiento electroquímico de todas las especies presentes. De este modo se podrá seleccionar el potencial adecuado de trabajo. La diferencia fundamental es que en la técnica potenciométrica la relación es de tipo logarítmica mientras que en la amperométrica, esta relación es directa. 
Desde el punto de vista del manejo delos datos, en una titulación potenciométrica la zona más importante para la obtención de los datos es en cercanías del punto equivalente, pero en la valoración amperométrica, los puntos más importantes son los previos y posteriores al punto equivalente, precisamente donde es más simple la lectura, ya que al volumen de interés se obtiene mediante la extrapolación de estas dos zonas. Al igual que otras técnicas instrumentales, estas dos valoraciones son especialmente aptas para valoraciones donde no es conveniente el uso de indicadores (soluciones coloreadas, turbias, etc.)
Dependen del tipo de titulación que se realice, además de los factores característicos, pero aunado a sus relaciones matemáticas, se comportan en el crecimiento. Además de lo que se ponga en la gráfica.
Curva de titulación
 Titulante 
 Mono
0V Mono
Análisis
La amperometría de otras formas de voltamperometría es que en la amperometría, las corrientes medidas son un promedio (o una suma) en el tiempo. En la mayoría de las voltamperometrías, las corrientes medidas deben considerarse de forma independiente en intervalos de tiempo individuales. El promedio utilizado en amperometría da a estos métodos una mayor precisión que a la mayoría de medidas individuales de (otras) técnicas voltamperométricas.
I = Q / t I: intensidad Q: flujo de carga t: tiempo
A = C / s A: ampere C: coulomb s: segundo
I= (nFADC)/s 
P= I x V P: potencia eléctrica V: voltaje
Una aplicación importante es el de medir el oxígeno, a través de un sensor de corriente que pasa entre dos electrodos con ddp de alrededor de 0,6 a 0,8 V. El más conocido es el sensor de Clark, formado por un cátodo de platino y un ánodo de Ag / AgCl.
Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro - Amperímetro”
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aplicaciones
Detectores en cromatografía. Este es el desarrollo de las células electroquímicas en el flujo de trabajo y que se colocan en la columna cromatográfica, por debajo del agua. Las células están hechas de tubo de aislamiento, donde los electrodos son partes de la superficie interior. Los materiales para los electrodos se suelen utilizar: platino, oro, mercurio, plata y carbón vítreo.
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La técnica amperométrica presenta numerosas ventajas que la hacen adecuada para su implementación en el campo de los biosensores. Entre ellas se puede citar :
Relación directa entre la concentración y la intensidad de corriente (señal analítica): es la causa de la mayor sensibilidad de amperometría respecto a potenciometría, en la cual la señal analítica (potencial) depende del logaritmo de la concentración. En amperometría se consiguen, por lo general, mejores límites de detección. 
Se basa en reacciones que tienen lugar en la superficie del electrodo, por lo que no depende del volumen de la muestra o solución que se esté midiendo. 
Es una técnica analítica simple, robusta y económica. 
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Ventajas y Desventajas de la técnica Amperométrica
 La señal analítica obtenida es fácilmente procesable. 
Rango dinámico amplio (de 4 o 5 décadas de concentración). Esto favorece su posibilidad de aplicación en control de procesos y de automatización. 
No es susceptible de interferencias de tipo físico (color, turbidez, viscosidad). Evita la necesidad de tratamiento de muestra. 
Los materiales que constituyen los transductores pueden ser simples y accesibles (tal como el grafito)
Su principal desventaja es que todas las especies que tengan comportamiento redox similar al analito o a la molécula responsable de otorgar la información analítica (es decir, que se reduzcan u oxiden a potenciales similares), interferirán en las medidas. Este hecho puede solventarse utilizando mediadores químicos y selectivizando la membrana, mediante un reconocimiento bioespecífico, como puede ser una interacción DNA/DNA, enzima/sustrato o antígeno/anticuerpo. 
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Las técnicas amperometrica se utilizan mucho en la tecnología de sensores y en el seguimiento devaloraciones y reacciones de interés biológico. Por ejemplo, El biosensor de glucosa en sangre basa su funcionamiento en una titulación amperométrica. Se utiliza a la enzima glucosa oxidasa, que cataliza una reacción de oxidación con la glucosa.
Una ventaja que distingue la amperometría de otras formas de voltamperometría es que en la amperometría, las corrientes medidas son un promedio (o una suma) en el tiempo. En la mayoría de las voltamperometrías, las corrientes medidas deben considerarse de forma independiente en intervalos de tiempo individuales. El promedio utilizado en amperometría da a estos métodos una mayor precisión que a la meyoría de medidas individuales de (otras) técnicas voltamperométricas.
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CONCLUSIÓN
http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/ova/file.php/11/tema_3/documentos_en_pdf/ampe.pdf
 Berkeley Physics Course, Volumen 2. Edward M. Purcell, p. 118
Cap. 25: Voltamperometría. Principios de análisis instrumental, 5ª edición. Skoog/Holler/Crouch. Editorial McGraw-Hill, 2001. 
http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/moodle/mod/page/view.php?id=54360
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Bibliografía