O elétrodo de referência mais utilizado é o elétrodo de hidrogénio padrão (SHE), que serve de base para medir o potencial de todos os outros eléctrodos.Os eléctrodos de referência, como o SHE, Ag/AgCl e o elétrodo de calomelano saturado (SCE), têm potenciais de elétrodo conhecidos e estáveis, o que os torna essenciais nas medições electroquímicas.Estes eléctrodos são utilizados em várias aplicações, incluindo análise química, investigação biomédica e processos industriais.A escolha do elétrodo de referência depende de factores como a compatibilidade com a amostra, a estabilidade e considerações ambientais.Por exemplo, Ag/AgCl é amplamente utilizado, mas se a amostra for incompatível com prata ou cloreto, podem ser utilizadas alternativas como SCE ou Cu/CuSO4.
Explicação dos pontos-chave:
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Elétrodo de hidrogénio padrão (SHE) como referência primária:
- O SHE é o elétrodo de referência mais fundamental, com o seu potencial arbitrariamente fixado em zero.Serve de base para medir os potenciais de elétrodo de todos os outros eléctrodos.
- É constituído por um elétrodo de platina em contacto com hidrogénio gasoso a 1 atm de pressão e uma solução de iões de hidrogénio de atividade unitária (1 M HCl).
- Devido à sua impraticabilidade na utilização diária (por exemplo, manuseamento de hidrogénio gasoso), são frequentemente utilizados na prática outros eléctrodos de referência.
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Eléctrodos de referência comuns:
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Elétrodo Ag/AgCl:
- Composto por um fio de prata revestido de cloreto de prata, imerso numa solução de cloreto de potássio (KCl).
- Muito utilizado devido à sua estabilidade, facilidade de preparação e compatibilidade com muitas amostras.
- O potencial depende da concentração de KCl, sendo o KCl saturado o mais comum.
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Elétrodo de Calomelano Saturado (SCE):
- Feito de mercúrio (Hg) em contacto com cloreto de mercúrio (Hg2Cl2) e uma solução saturada de KCl.
- Conhecido pela sua estabilidade e reprodutibilidade, mas contém mercúrio, o que o torna inadequado para determinadas aplicações (por exemplo, alimentos, bebidas ou estudos ambientais).
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Elétrodo Cu/CuSO4:
- Consiste num elétrodo de cobre numa solução de sulfato de cobre.
- Frequentemente utilizado em estudos de solos e corrosão devido à sua compatibilidade com estes ambientes.
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Elétrodo Ag/AgCl:
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Estabilidade e potencial conhecido:
- Os eléctrodos de referência devem ter um potencial estável e bem definido, obtido através de um sistema redox com concentrações saturadas das soluções participantes.
- Esta estabilidade assegura medições precisas e reprodutíveis em células electroquímicas.
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Aplicações dos eléctrodos de referência:
- Utilizado em células electroquímicas para medir o potencial de outros eléctrodos.
- Essencial na análise química, investigação biomédica (por exemplo, EEG, ECG), processos industriais (por exemplo, galvanoplastia, proteção catódica) e monitorização ambiental.
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Critérios de seleção para eléctrodos de referência:
- Compatibilidade:O elétrodo não deve reagir com a amostra nem introduzir contaminantes.Por exemplo, Ag/AgCl não é adequado para amostras sensíveis a iões de prata ou cloreto.
- Estabilidade:O elétrodo deve manter um potencial constante ao longo do tempo.
- Considerações ambientais e de segurança:Os eléctrodos que contêm materiais tóxicos (por exemplo, mercúrio em SCE) podem não ser adequados para determinadas aplicações.
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Desafios na medição do potencial absoluto do elétrodo:
- Embora os eléctrodos de referência permitam a medição dos potenciais relativos dos eléctrodos, a determinação do potencial absoluto de um elétrodo isolado continua a ser um desafio.
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Outros tipos de eléctrodos de referência:
- Eléctrodos Hg/HgSO4 e Hg/HgO:Utilizado em aplicações específicas em que é necessária a compatibilidade com iões de sulfato ou de óxido.
- Eléctrodos bipolares:Funcionam como ânodo e cátodo em células adjacentes, embora não sejam normalmente utilizados como eléctrodos de referência.
Em resumo, a escolha do elétrodo de referência depende da aplicação específica, da compatibilidade com a amostra e de considerações práticas como a estabilidade e a segurança.O SHE continua a ser o padrão teórico, mas os eléctrodos de referência práticos, como o Ag/AgCl e o SCE, são mais frequentemente utilizados em laboratório e na indústria.
Tabela de resumo:
| Elétrodo de referência | Composição | Caraterísticas principais | Aplicações |
|---|---|---|---|
| Elétrodo de hidrogénio padrão (SHE) | Elétrodo de platina, hidrogénio gasoso, HCl 1 M | Linha de base para a medição do potencial do elétrodo | Padrão teórico |
| Elétrodo Ag/AgCl | Fio de prata revestido com AgCl, solução de KCl | Estável, fácil de preparar | Análise química, investigação biomédica |
| Elétrodo de Calomelano Saturado (SCE) | Mercúrio, Hg2Cl2, KCl saturado | Estável, contém mercúrio | Processos industriais, inadequado para estudos alimentares/ambientais |
| Elétrodo Cu/CuSO4 | Elétrodo de cobre, solução de CuSO4 | Compatível com estudos de solos/corrosão | Investigação do solo e da corrosão |
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