Potenziometria: Definizione, Applicazioni e Funzionamento
La potenziometria è una tecnica di analisi elettrochimica che si basa sulla misurazione della differenza di potenziale di una cella galvanica, in assenza quasi totale di corrente. Tale tecnica è utilizzata per determinare le concentrazioni delle specie coinvolte nelle reazioni elettrochimiche agli elettrodi. Essa può essere applicata sia nella potenziometria diretta, per determinare la concentrazione di una specie, sia nella potenziometria indiretta, durante le titolazioni potenziometriche per determinarne il punto finale. L’attrezzatura necessaria per condurre queste misurazioni è il potenziometro, un dispositivo in grado di misurare la differenza di potenziale tra due elettrodi.
Funzionamento del Potenziometro
Il potenziometro consente di valutare la forza elettromotrice di una pila misurando la differenza di potenziale ai capi di essa, in condizioni in cui la forza elettromotrice coincide con la differenza di potenziale ai morsetti, senza che venga assorbita corrente. È di fondamentale importanza operare in condizioni di reversibilità termodinamica, al fine di evitare variazioni nelle concentrazioni, e di conseguenza del potenziale E, a causa del passaggio di corrente.
Schema di un Potenziometro
Il potenziometro è costituito da diversi elementi, tra cui un alimentatore, una resistenza variabile SW, un elettrodo di lavoro W, un controelettrodo C, un interruttore T e un amperometro i che misura la corrente che passa attraverso la cella elettrochimica.
Secondo la legge di Ohm, la corrente che attraversa la parte alta del circuito è determinata da iup = EPS/Rab, dove EPS è il potenziale dell’alimentatore e Rab è la resistenza tra i punti a e b. Analogamente, la corrente che attraversa la parte bassa del circuito è data da ilow = Ecell/Rcb, dove Ecell è la differenza di potenziale tra l’elettrodo di lavoro e il controelettrodo, e Rcb è la resistenza tra i punti b e c.
Quando iup = ilow = 0, non passa corrente attraverso l’amperometro e si ha che EPS/Rab = Ecell/Rcb. Il potenziale della cella elettrochimica è quindi dato dall’equazione Ecell = EPS Rcb / Rab (1).
Per determinare Ecell si chiude il circuito tramite l’interruttore e si rileva la corrente che attraversa l’amperometro. Se la corrente è diversa da zero, si regola la resistenza variabile e si fa un’ulteriore misurazione reiterando il processo fin quando la corrente sia pari a zero. Quando la corrente vale zero, si usa l’equazione (1) per calcolare Ecell.
Nel complesso, la chiusura momentanea dell’interruttore minimizza la corrente che passa attraverso la cella e limita la variazione della composizione della cella elettrochimica. Se la corrente totale è trascurabile, la variazione di concentrazione dell’analita sarà insignificante.
Conclusione
La potenziometria, sia in forma diretta che indiretta, è un’importante tecnica di analisi elettrochimica utilizzata per determinare le concentrazioni delle specie coinvolte nelle reazioni elettrochimiche agli elettrodi. Il suo funzionamento si basa sulla misura della differenza di potenziale di una cella galvanica, in condizioni di reversibilità termodinamica e assenza quasi totale di corrente, con l’aiuto di un potenziometro appositamente progettato per questo scopo.
Reference:
– [Chimica – Potenziometria diretta e indiretta](http://chimicamo.org//chimica-analitica/potenziometro-e-celle-elettrochimiche)