Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
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Colometría


La culometría es una técnica electroquímica utilizada para determinar la cantidad de una sustancia transformada durante una reacción electroquímica. Nombrada en honor a Charles-Augustin de Coulomb, este método se basa en la medición de la electricidad consumida o producida (carga en culombios). En esta visión general de la culometría, comprenderemos sus principios básicos, instrumentos, aplicaciones y ventajas.

Principios de la colometría

La idea principal de la culometría se basa en las leyes de Faraday sobre la electrólisis, las cuales relacionan la cantidad de una sustancia convertida en el electrodo con la cantidad de carga eléctrica que pasa a través de la solución. La ecuación básica que gobierna esta relación es:

m = (Q x M) / (nx F)

Donde:

  • m = masa de la sustancia convertida (en gramos)
  • Q = carga eléctrica total (culombio)
  • M = masa molar de la sustancia (gramos por mol)
  • n = número de electrones intercambiados por molécula de la sustancia
  • F = constante de Faraday (aproximadamente 96485 C/mol)

Para poner esto en perspectiva, visualicemos este proceso con una celda electroquímica simple:

Ánodo Cátodo Electrolito

En el diagrama anterior, la carga eléctrica fluye del ánodo al cátodo a través de la solución electrolítica. Al integrar la corriente en el período de tiempo de la reacción, podemos calcular la carga total (Q).

Tipos de colometría

Existen dos tipos principales de culometría: la culometría potenciostática (también llamada culometría de potencial controlado) y la culometría amperostática (también llamada culometría de corriente controlada).

Colometría potenciostática

En la culometría potenciostática, se aplica un potencial constante a la celda electroquímica. La ventaja distintiva de este método es que la selectividad de la medición puede controlarse manteniendo estrictamente el potencial solo cuando ocurre la reacción deseada.

Corriente (I) = dQ/dt

Esta ecuación de corriente (I) muestra cómo la carga (Q) cambia con el tiempo (t). La integración de la corriente en el tiempo proporciona la carga total utilizada para la transformación del analito.

Colometría amperostática

En la culometría amperostática, se aplica una corriente constante. Este método es generalmente más rápido porque asegura una rápida velocidad de reacción. El tiempo total requerido para completar la reacción se utiliza para calcular la carga respectiva pasada, y por lo tanto, la cantidad de analito.

Equipo

La configuración básica para mediciones colométricas incluye:

  • Fuente de alimentación: Para controlar el potencial o la corriente.
  • Celda electroquímica: Consiste en electrodos de trabajo, de referencia y de contrapartida.
  • Balanza analítica: Para pesar muestras antes y después de la electrólisis.
  • Sistema de adquisición de datos: Para registrar datos de corriente y potencial en el tiempo.

Etapas del análisis colométrico

A continuación se presenta el procedimiento general para un análisis colométrico típico:

  1. Prepare la celda electroquímica colocando adecuadamente la solución del analito y los electrodos.
  2. Ajuste el potencial deseado (para potenciostática) o corriente (para amperostática).
  3. Inicie la electrólisis y registre los datos de tiempo de corriente.
  4. Calcule la carga total pasada usando integración numérica (por ejemplo, la regla trapezoidal).
  5. Utilice la ecuación de Faraday para determinar la cantidad de analito reaccionado.

Aplicaciones de la colometría

La culometría se utiliza ampliamente en varias áreas de la química analítica debido a su exactitud y precisión. Algunas aplicaciones comunes incluyen:

  • Determinación del contenido de agua: La culometría de Karl Fischer mide específicamente el contenido de agua en muestras.
  • Análisis metalúrgico: Determinación de pequeñas cantidades de metales como cobre, níquel y zinc en aleaciones.
  • Farmacéutica: Determinación de concentraciones de ingredientes farmacéuticos activos.
  • Análisis ambiental: Medición de iones contaminantes en cuerpos de agua.

Beneficios y limitaciones

Beneficios

  • Alta precisión: La medición directa de la carga conduce a alta precisión y exactitud.
  • Limitación de detección baja: Capaz de detectar concentraciones muy bajas de sustancias.
  • Requiere preparación mínima de la muestra: Preparación de muestras simple en comparación con otras técnicas analíticas.

Limitaciones

  • Consumo de tiempo: Las respuestas pueden llevar mucho tiempo, especialmente en el modo potenciostático.
  • Costos del equipo: La configuración inicial y el mantenimiento pueden ser costosos.
  • Selectividad: A veces la selectividad puede ser un problema, especialmente en mezclas complejas.

Conclusión

La culometría se destaca como una técnica analítica importante que proporciona una medición precisa de sustancias basada en los fundamentos de la electroquímica. Su desarrollo ha llevado a mejoras que han allanado el camino para aplicaciones avanzadas en los campos ambiental, farmacéutico e industrial. Con los avances tecnológicos, la culometría sigue siendo una técnica fundamental para determinar la estructura y las concentraciones de diversas entidades químicas.


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