Descreva o princípio de funcionamento da técnica amperometria e como realizamos quantificações com esta técnica?
Passo 1
O exercício pede para descrever o princípio de funcionamento da técnica de amperometria e explicar como se realiza a quantificação de analitos com ela. Vamos usar conceitos de eletroquímica analítica, sobretudo a relação entre corrente faradaica e concentração do analito em potencial fixo.
Passo 2
A amperometria baseia-se em manter o eletrodo de trabalho sob um potencial constante escolhido de modo a oxidar ou reduzir seletivamente o analito presente na solução. Ao aplicar esse potencial, ocorre na superfície do eletrodo uma reação redox do tipo
ou
e a transferência de elétrons gera uma corrente elétrica, chamada corrente faradaica,
, que é medida pelo potenciostato.
Passo 3
Em regime estacionário, quando o transporte de massa (difusão, convecção) estabiliza a taxa de reação, a corrente faradaica fica proporcional à concentração do analito, segundo uma forma simplificada de Lei de Faraday:
onde
é o número de elétrons transferidos,
é a constante de Faraday,
é a área ativa do eletrodo,
é uma constante de massa-transporte (depende da geometria e das condições de agitação) e
é a concentração do analito.
Passo 4
Para quantificar um analito, segue-se um procedimento de calibração externa ou adição de padrão:
- Preparam-se soluções-padrão com concentrações conhecidas de
. - Para cada padrão, aplica-se o mesmo potencial e mede-se a corrente estacionária
. - Plota-se
versus e ajusta-se uma reta
onde
e
são obtidos por regressão linear.
Passo 5
Com a reta de calibração em mãos, mede-se a corrente
da amostra desconhecida sob condições idênticas e, invertendo a equação da reta, determina-se a concentração:
Resposta
A amperometria funciona aplicando-se no eletrodo de trabalho um potencial fixo que promove exclusivamente a reação redox do analito, gerando uma corrente faradaica proporcional à sua concentração. Para quantificar, constrói-se uma curva de calibração medindo correntes estacionárias em padrões conhecidos e ajusta-se uma reta
. Em seguida, mede-se a corrente da amostra e calcula-se sua concentração por