10.15 : Coulometria de Corrente Controlada: Visão geral

A coulometria de corrente controlada, também conhecida como coulometria amperostática, é uma técnica usada em análise eletroquímica para medir a quantidade de uma substância através da passagem controlada de corrente. Ela envolve a aplicação de uma corrente constante a uma célula eletroquímica contendo o analito de interesse. Conforme a corrente flui através da célula, o analito sofre uma reação redox na superfície do eletrodo, resultando em uma transferência de carga. Ao monitorar o tempo necessário para que uma certa quantidade de carga seja passada, a quantidade do analito pode ser determinada com base nas leis de eletrólise de Faraday.

O sistema consiste em um galvanostato, uma célula eletroquímica de dois eletrodos, um temporizador para medir a duração da eletrólise e um interruptor para iniciar e interromper o processo. Uma ponte salina, ou barreira porosa, separa o analito e os produtos da eletrólise. Os galvanostatos são utilizados porque a concentração do analito diminui durante a eletrólise — a corrente diminui devido à produção de menos elétrons. Portanto, o potencial da célula deve ser aumentado para manter uma corrente estável. No entanto, isso pode desencadear outras reações no eletrodo gerador, reduzindo potencialmente a eficiência da corrente. Para atingir 100% de eficiência de corrente, um excesso de um mediador pode ser adicionado, o que gera íons que reagem quantitativamente com o analito restante.

Na coulometria de corrente controlada, a geração externa do titulante aborda problemas como a interferência do eletrodo e correntes parasitas, especialmente em amostras de grande escala. O titulante é produzido em uma célula eletrolítica separada e levado ao recipiente de titulação, oferecendo um controle preciso.

Uma configuração típica envolve uma célula eletrolítica de braço duplo com eletrodos espirais de platina em um tubo em U invertido. O eletrólito flui através de cada braço, onde ocorre a eletrólise. Para titulações ácidas, o cátodo produz íons hidróxido, que neutralizam o ácido. Em titulações de base, o ânodo produz íons hidrogênio para neutralizar a base.

Titulações envolvendo iodo gerado eletricamente são geradas pela eletrólise da solução de iodeto de potássio. Neste caso, a reação do ânodo forma iodo, que é entregue à célula de titulação.

Outro exemplo inclui a geração externa de íons Ce^4+ usando uma solução aquosa de Ce^3+. Uma limitação potencial deste método é a diluição do titulante no sistema de entrega, mas isso pode ser minimizado controlando as taxas de fluxo.

Por fim, o ponto final da reação pode ser determinado utilizando indicadores visuais ou por meio de medições potenciométricas e condutométricas.