A potenciometria é uma técnica analítica eletroquímica que mede a diferença de potencial entre dois eletrodos em uma solução para determinar a concentração de íons específicos. É amplamente utilizada em medições de pH, análise com eletrodos seletivos e detecção de ponto final em titulações.
Princípios Fundamentais
Uma célula eletroquímica consiste em um eletrodo de referência com potencial constante e um eletrodo indicador cujo potencial varia com a concentração do analito. O potencial medido segue a Equação de Nernst: E = E° - (RT/nF) ln Q, onde E° é o potencial padrão, R é a constante dos gases, T é a temperatura, n é o número de elétrons, F é a constante de Faraday e Q é o quociente de reação. A 25°C, a equação simplifica para E = E° - (0,0592/n) log Q para cada mudança de década na concentração de íons.
Sistemas de Eletrodos
Eletrodos de referência como prata/cloreto de prata (Ag/AgCl) ou o eletrodo de calomelano saturado (ECS) fornecem um potencial estável e conhecido, independente da composição da amostra. O eletrodo de vidro para pH utiliza uma membrana de vidro seletiva a íons hidrogênio que gera um potencial proporcional ao pH da solução, seguindo E = constante + 0,0592 pH. Eletrodos seletivos de íons (ESIs) empregam membranas seletivas para íons específicos, como fluoreto usando um cristal de LaF3, potássio usando uma membrana de valinomicina, cálcio ou nitrato. Eletrodos de estado sólido utilizam membranas de sais pouco solúveis, como o eletrodo de sulfeto de prata para detecção de sulfeto ou íons prata.
Instrumentação
Um pHmetro ou potenciômetro mede a voltagem entre o par de eletrodos com alta impedância de entrada (10^12 Ω ou superior) para evitar drenagem de corrente. A compensação de temperatura é essencial, pois a inclinação de Nernst depende da temperatura. A calibração com soluções tampão padrão (pH 4, 7, 10) ou soluções iônicas padrão é necessária antes da medição.
Técnicas Práticas de Medição
Na potenciometria direta, o eletrodo é imerso na amostra e o potencial é lido diretamente após a calibração. Na titulação potenciométrica, o potencial é monitorado à medida que o titulante é adicionado; o ponto final corresponde à maior variação de potencial por unidade de volume de titulante. Na adição padrão, uma quantidade conhecida de analito é adicionada à amostra, e a variação de potencial é usada para calcular a concentração original.
Aplicações
A potenciometria é usada para medição rotineira de pH em laboratórios, monitoramento ambiental e controle de processos industriais; determinação de fluoreto em água potável e pasta de dente usando o ESI de fluoreto; titulação potenciométrica de haletos, metais pesados e ácidos em matrizes complexas; e análise clínica de eletrólitos (Na+, K+, Ca2+, Cl-) em soro sanguíneo e urina.
