Explique a diferença entre eletrodos indicadores metálicos e de membrana.
Passo 1
O enunciado pede para comparar dois tipos de sensores eletroquímicos usados como eletrodos indicadores: os metálicos e os de membrana. O conteúdo aqui é análise por potencial de eletrodo e seletividade de íons, e vamos precisar entender como cada um converte uma grandeza química (concentração, atividade, espécie redox) num potencial elétrico mensurável.
Passo 2
Eletrodos indicadores metálicos
Esses eletrodos usam um metal puro (por exemplo, Pt, Au, Ag) imerso em solução para monitorar um sistema redox. O metal funciona como superfície de troca de elétrons, e o potencial registrado segue a equação de Nernst para um par redox genérico
Esses eletrodos usam um metal puro (por exemplo, Pt, Au, Ag) imerso em solução para monitorar um sistema redox. O metal funciona como superfície de troca de elétrons, e o potencial registrado segue a equação de Nernst para um par redox genérico
onde:
-
é o potencial padrão do par redox, -
é o número de elétrons trocados, -
e são as atividades da forma oxidada e reduzida.
Esses eletrodos têm resposta rápida e são usados em titulações redox, mas não são seletivos a um único íon; eles enxergam qualquer par redox presente na superfície metálica.
Passo 3
Eletrodos indicadores de membrana
Aqui o sensor isolante (vidro, polímero, cristal) permite a passagem seletiva de um íon determinado (por exemplo, no eletrodo de vidro ou
em membranas seletivas). O potencial desenvolvido na interface membrana/solução também obedece a uma forma da equação de Nernst, agora para o íon selecionado:
Aqui o sensor isolante (vidro, polímero, cristal) permite a passagem seletiva de um íon determinado (por exemplo,
onde
é a carga do íon e
sua atividade. Esses eletrodos são altamente seletivos (graças ao coeficiente de seleção da membrana), porém mais lentos para estabilizar e exigem calibração cuidadosa.
Passo 4
Comparação direta
- Mecanismo de resposta:
Metálico troca de elétrons em superfícies metálicas (redox).
Membrana troca de íons através de um material seletivo. - Seletividade:
Metálico geral a pares redox; não distingue espécies sem pré-tratamento.
Membrana alta seletividade ao íon alvo, minimiza interferentes. - Faixa de aplicação:
Metálico titulações redox, potenciais padrão, estudos cinéticos.
Membrana monitoramento de pH, , , fluoreto, etc. - Manutenção e estabilidade:
Metálico fácil limpeza, estável, pouca calibração.
Membrana sensível a desgaste, precisa de manutenção da membrana e solução de referência.
Resposta
Eletrodos metálicos funcionam pela transferência de elétrons em superfícies de metais puros e respondem ao conjunto de reações redox presentes, enquanto eletrodos de membrana detectam seletivamente a atividade de um íon específico graças à passagem controlada desse íon através de um material (vidro ou polímero), obedecendo cada um a uma forma da equação de Nernst adaptada ao seu mecanismo de resposta.