Práctica 1: Efecto de la fuerza iónica sobre la respuesta de un electrodo de ion selectivo (ISE)

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Nombre:  Cassandra Melissa Valerio Martínez

Matrícula: 1633864

Semestre: 6to

Desarrollo de Métodos Analíticos

Trabajo previo. Práctica 1: Efecto de la fuerza iónica sobre la respuesta de un electrodo de ion selectivo (ISE)

Defina teórica y matemáticamente la fuerza iónica.

La fuerza iónica de una solución, es una medida de la población total de iones que existen en ella, de las fuerzas inter-iónicas de atracción y repulsión que se producen, es también una medida general de la falta de idealidad del entorno de la solución, pero para poder explicar esto es necesario tomar en cuenta la Teoría de Debye-Hückel, [1] desarrollada por Peter Debye y Erich Hückel, quienes trabajaron en el problema de las interacciones iónicas sobre la base de que los iones en solución se encuentran rodeados de un exceso de iones de carga opuesto (atmosfera iónica), que limita su movimiento.

Éste movimiento se ve limitado en dos aspectos: la atmósfera iónica es deformaa cuando el ión central se mueve, de tal manera que se encuentra detrás del ión, y el movimiento de éste es retardado por la atmósfera (efecto de relajación); ésta última al tener carga opuesta al ion central, tiene a moverse en sentido contrario a la del ion, debido al campo eléctrico durante la migración (efecto electroforético).

Las interacciones inter-iónicas y el efecto del solvente (efectos que un disolvente dado tiene sobre la reactividad química), son la causa de la desviación que sufren los electrolitos del comportamiento ideal.

Podemos ahora definir la fuerza iónica como la unidad de medida adecuada del efecto de las interacciones, ion-ion y ion-solvente, en una solución electrolítica.

La fuerza iónica se define como un medio de sumatoria de la concentración molar o molal de cada tipo de ion (ci), multiplicado por el cuadrado de la valencia (zi), esto se expresa de manera matemática de la siguiente forma: [2]

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Funcionamiento del potenciómetro

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El medidor de pH es un amplificador de la impedancia  usado para medir con precisión los pequeños voltajes producidos por el electrodo.

El electrodo de pH (electrodo de referencia) es un bulbo de vidrio sensible al ion hidrógeno.

El electro de referencia es una serie de celdas que e componen de un elemento interno, un electrolito y un líquido de contacto, éste útlimo proporciona un cambio de escape para que el electrolito internoproporcione un contacto eléctrico con el liquido que se va a mdir

El analizador de pH mide la concentración de los iones hidrógeno, usano un electrodo sensible a los iones.

Un electrodo de pH generalmente es un electrodo combinado (electrodo de referencia y de vidrio).

El tubo interior contiene KCl y una solución de HCl, dentro del tubo interior está el extremo del cátodo de referenica.

Ambos tubos contienen una solución de referencia, pero sólo el tubo exterior tiene contacto con la solución del lado externo del electrodo de pH.

Éste dispositivo se comporta como una celda galvánica. El electrodo de referencia es el tubo interno de la sonda analizadora de pH, el cual no puede perder iones por interacción con el ambiente que lo rodea, por lo que debe permanecer estático durante la realización de la medida.

El tubo exterior de la sonda contiene el medio al que se le permite mezclarse con el ambiente externo. Por esta razón, este tubo debe ser llenado con KCl para reponer la capacidad del ectrodo que se inhibe por pérdida de iones o por evaporación.

El bulbo de vidrio en la parte inferior del electro de pH que actúa como elemento de medición, está recubierto tanto en exteriror como en el interior con una capa de gel hidratado.

Los cationes metálicos [Na+] se difunden en el gel hidratado fuera del vidrio y dentro de la solución, mientras que los iones [H+] de la solución se difunden dentro del gel hidratado.

El gel hidratado es el que hace qu el electrodo de pH sea un electrodo selectivo de iones. El ion [H+] no cruza através de la membrana de vidrio del electrodo de pH, es el ion sodio l que cruza y permite un cambio de la energía libre.

Cuado un ion se difunde de una región de actividad a otra, se presenta un cambio en la energía libre y esto es lo que mide el analizador de pH.

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Describir en un diagrama de flujo

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Defina que es y describa detalladamente el funcionamiento de un electrodo de ión selectivo de estado sólido.

Los electrodos de ión selectivo son instrumentos de medición que cuentan con una membrana sensible capaz de medir actividades iónicas. Es decir, mide la concentración de un ión determinado en un electrolito utilizando tanto un electrodo sensor como un electrodo de referencia.

El proceso con el que trabajan los electrodos de ión selectivo es el intercambio iónico, que mide la diferencia de potencial que se produce por el contacto del electrodo con el ión que está siendo analizado.

Para que se lleve a cabo la medición de iones, los electrodos de ión selectivo deben entrar en contacto con un determinado ión presente en la solución. Debido a que el interés principal de esta medición es la concentración, y no la actividad de los iones en la solución, muchas veces se utilizan sales que incrementan la fuerza iónica para facilitar la relación entre el potencial del electrodo y la concentración.

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