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700. POLAROGRAFIA
La polarografía es un método electroquímico
que proporciona información cualitativa y
cuantitativa de sustancias electro-reducibles y
electro-oxidables, basado en la medición del flujo
de corriente resultante de la electrólisis de una
solución en un microelectrodo polarizable, en
función del voltaje aplicado. El intervalo de
concentraciones para las sustancias que se analizan
es de 10
-2
a 10
-5
Esta medición puede realizarse por polarografía
de corriente directa o de pulsos. A menos que se
especifique de otro modo, emplear la técnica de
corriente directa:
M.
POLAROGRAFIA DE CORRIENTE
DIRECTA
En la polarografía de corriente directa
convencional, la corriente se mide continuamente
mientras se aplica un potencial variable en forma
lineal. Esta corriente se compone de dos elementos:
el primero es la corriente de difusión, producida por
la sustancia que experimenta la reducción u
oxidación en el electrodo de trabajo y que es
directamente proporcional a la concentración de
esta sustancia; y el segundo es la corriente
capacitiva, relacionada con la carga de la doble
capa electroquímica.
Un polarógrafo emplea un electrodo de goteo de
mercurio (EGM) capaz de proporcionar un flujo
constante de pequeñas gotas de mercurio, de
tamaño reproducible, que fluyen del orificio de un
tubo capilar conectado a un reservorio de mercurio,
y un electrodo de referencia, generalmente de
calomel saturado (ECS), el cual debe ser de
superficie grande.
Al aplicar el voltaje inicial, se observa el flujo
de una muy pequeña corriente residual; a medida
que el voltaje aplicado varía; dicho flujo presenta
mínimas variaciones, hasta que la sustancia bajo
valoración experimenta la reducción u oxidación.
Al principio la corriente aumenta gradualmente y
luego lo hace de manera casi lineal con el voltaje
hasta alcanzar un valor limitante. En la porción
ascendente inicial de la onda polarográfica, el
aumento del flujo de corriente se corresponde con
una disminución de la concentración de las especies
electroactivas en la superficie del electrodo. A
medida que el voltaje y la corriente crecen, la
concentración de las especies reactivas disminuye
aún más hasta alcanzar un valor mínimo en la
superficie del electrodo. La corriente está limitada
por la velocidad a la cual las especies reaccionantes
pueden difundir desde el seno de la solución hasta
la superficie del microelectrodo, para que esto
ocurra es necesaria la presencia de una elevada
concentración de electrolito soporte, inerte dentro
del intervalo de potencial empleado para el ensayo.
La reacción del electrolito soporte por aumento del
potencial causa el incremento final de la corriente,
observada en los polarogramas.
En el caso del EGM, la superficie del electrodo
se renueva constantemente en forma cíclica, por lo
que la corriente aumenta de un valor pequeño
cuando la gota comienza a formarse hasta alcanzar
un valor máximo cuando la gota cae. Mediante el
empleo de un registrador apropiado para medir la
corriente, se obtiene el registro polarográfico
característico con perfil de diente de sierra. La
corriente limitante es la suma de la corriente
residual y de difusión. La corriente residual se resta
a la corriente limitante para obtener la altura de la
onda. Los cambios en las corrientes de difusión y
capacitiva, según la variación del tamaño de la gota,
producen las oscilaciones en los polarogramas
típicos.
La relación lineal entre la corriente de difusión,
i
d
c tm nD i
d
6132 21
708
, y la concentración de especies electro-activas
está dada por la ecuación de Ilkovic:
en la cual
i
d
es la corriente máxima en
microamperios,
n
es el número de electrones
requeridos por molécula de sustancia electroactiva,
D
es el coeficiente de difusión en cm
2
Los polarógrafos modernos, capaces de efectuar
polarografía por muestreo, están equipados con
registradores para determinar la corriente durante la
última porción de la vida de la gota, registrando
sólo las corrientes máximas y evitando las
oscilaciones debidas al crecimiento de la gota.
por segundo,
m
es la velocidad de flujo de mercurio del EGM en
mg por segundo,
t
es el tiempo de caída de la gota
en segundos y
c
es la concentración del analito en
milimoles por litro.
Para aparatos en los que la corriente se mide con
galvanómetros, las ondas con perfil de diente de
sierra corresponden a oscilaciones cercanas a la
corriente promedio, mientras que si se emplean
registradores que operan en modo amortiguado, la
medida de la corriente es el promedio de las
oscilaciones. Para los polarogramas obtenidos de
esta manera, la
i
d
,
dada por la ecuación de Ilkovic
es la corriente promedio en microamperios
observada durante la vida de la gota, cuando el
coeficiente 708 es reemplazado por 607.