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Aplicaciones de la Electroquímica en la Ingeniería Bioquímica: Medidas de Calidad, Diapositivas de Cinética Química y Catálisis

La investigación realizada por María Fernanda Rodríguez Estrella sobre las aplicaciones de la electroquímica en el área de la ingeniería bioquímica, con énfasis en las medidas de calidad comunes como pH, conductividad y concentración de oxígeno disuelto y iones en solución. Se explica cómo funciona la electroquímica y cómo se utilizan diferentes técnicas electroquímicas para medir estos parámetros en laboratorios de investigación y control de calidad.

Tipo: Diapositivas

2018/2019

Subido el 29/09/2022

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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE APATZINGAN
ASIGNATURA: CINÉTICA, QUÍMICA, BIOLÓGICA
UNIDAD 6: ELECTROQUÍMICA
NOMBRE DE LA ACTIVIDAD: INVESTIGACIÓN
ALUMNO: MARÍA FERNANDA RODRÍGUEZ ESTRELLA 19020018
CARRERA: INGENIERÍA BIOQUÍMICA
DOCENTE: ERIKA GÁMEZ MARTINEZ
APATZINGÁN MICHOACÁN (JUNIO 2022)
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¡Descarga Aplicaciones de la Electroquímica en la Ingeniería Bioquímica: Medidas de Calidad y más Diapositivas en PDF de Cinética Química y Catálisis solo en Docsity!

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE APATZINGAN

ASIGNATURA: CINÉTICA, QUÍMICA, BIOLÓGICA

UNIDAD 6: ELECTROQUÍMICA

NOMBRE DE LA ACTIVIDAD: INVESTIGACIÓN

ALUMNO: MARÍA FERNANDA RODRÍGUEZ ESTRELLA 19020018

CARRERA: INGENIERÍA BIOQUÍMICA

DOCENTE: ERIKA GÁMEZ MARTINEZ

APATZINGÁN MICHOACÁN (JUNIO 2022)

LAS APLICACIONES DE LA ELECTROQUÍMICA EN EL ÁREA DE LA

INGENIERIA BIOQUÍMICA.

• Cabe mencionar que se eligió la aplicación de la Electroquímica en la Química

analítica ya que también está dentro de la ingeniería bioquímica.

• Introducción

• Las medidas de parámetros fisicoquímicos como pH, conductividad y

concentración de iones en solución son análisis electroquímicos cotidianos que se realizan con bastante frecuencia en laboratorios tanto de investigación, como de control de calidad. El monitoreo de estos parámetros es fundamental para el buen funcionamiento de industrias como tratamiento de agua, producción de alimentos, cosméticos, entre otras.

• El proceso de análisis es bastante sencillo, pero las sondas son tan

especializadas que dependiendo de la instrumentación se pueden detectar y cuantificar elementos particulares, siempre y cuando estén cargados eléctricamente.

• ¿Qué es la electroquímica y cómo funciona?

• La electroquímica es la rama de la química que estudia la relación entre la

energía eléctrica y las reacciones químicas. Puede darse por medio de dos vías: que se genere energía eléctrica a partir de una reacción química, que es el principio básico de las baterías de nuestros controles remoto y celulares, o que por el contrario, se suministre energía eléctrica a un sistema para facilitar que ocurra una reacción química, como por ejemplo en el proceso de recubrimiento de metales protectores (niquelado).

• La relación entre la energía eléctrica y la materia se da como consecuencia del

intercambio de electrones que ocurre en las reacciones de oxidación-reducción o redox, como se les llama comúnmente. En dichas reacciones, un elemento pierde electrones o se "oxida", mientras que la otra sustancia gana electrones o se "reduce", generando una transferencia de electrones de una sustancia a otra.

• Estas medidas se realizan en una celda electroquímica que consta de dos o

más electrodos y los circuitos electrónicos necesarios para controlar y medir tanto la corriente como el potencial. En el sistema, el potencial de uno de los electrodos es sensible a la concentración del analito y se denomina electrodo de trabajo. El segundo electrodo completa el circuito eléctrico y proporciona un potencial de referencia para comparar la medida del electrodo de trabajo.

• Medidas de calidad que se basan en la electroquímica.

• pH/ISE

• La medida de pH es quizás el parámetro fisicoquímico de calidad más utilizado,

debido a su importancia en el control de los procesos químicos y metabólicos. El pH indica la acidez o basicidad de una solución. Existen diversos métodos para su determinación, sin embargo, el método electroquímico es el único que realmente tiene la capacidad de proveer una medida cuantitativa y precisa de su valor.

• El pH se define como el logaritmo negativo de la concentración de protones en

una solución acuosa. Para determinar esa concentración de protones se utiliza un electrodo especial de vidrio polarizable sensible al pH, es decir, que no se verá afectada por cualquier ión de carga positiva, por el contrario sólo responderá a la presencia de protones en su superficie.

• Utilizando esta técnica se puede cuantificar de forma directa la actividad y

concentración de cationes como amonio, bario, calcio, sodio, cadmio, plomo, litio, potasio, plata. También pueden medirse aniones como fluoruro, cloruro, bromuro, cianuro, tiocianato, yoduro, nitrato, sulfuro.

• Oxígeno Disuelto

• El oxígeno disuelto es un parámetro importante en el control de la salud de los

cuerpos de agua naturales. Es necesario para la respiración de los organismos aerobios y por lo tanto, garantiza el adecuado funcionamiento del ecosistema involucrado. Su medida es clave en la detección de contaminación de aguas naturales y en el tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales.

  • Para cuantificar el oxígeno disuelto en una disolución se pueden utilizar métodos electroquímicos y ópticos. El método electroquímico consiste en una celda donde el electrodo indicador está recubierto por una membrana de plástico permeable al oxígeno, el cual se reduce mientras difunde y pasa a través del cátodo. Como consecuencia, el ánodo se oxida generando un flujo de electrones (corriente eléctrica) que es proporcional a la concentración de oxígeno disuelto en la muestra.
  • El medidor entonces detecta esta diferencia de potencial y la convierte en unidades de concentración de oxígeno, normalmente en g/L ó porcentaje (%).
  • Existen dos tipos de sensores electroquímicos de oxígeno disuelto, el electrodo galvánico y el polarográfico. Se diferencian en que el primero opera como una batería donde la reacción redox ocurre de forma espontánea, mientras que en el polarográfico se necesita el suministro de corriente externa para polarizar el electrodo indicador y que ocurra la reacción.

• La conductividad tiene una alta dependencia de la temperatura debido a la

influencia que ejerce tanto en la solubilidad de los iones como en su movimiento. Por esta razón, los conductímetros modernos tienen sondas de temperatura integradas con las que se hace la corrección adecuada al convertir el valor de la conductividad.

• Conclusión:

• Los medidores electroquímicos son una alternativa rápida y precisa para la

medida de parámetros comunes de calidad. El diseño de electrodos se ha especializado, encontrando configuraciones específicas para un amplio rango de aplicaciones, donde los materiales y estructura logran minimizar interferencias en ciertos tipos de muestras, incrementar la sensibilidad para rangos diluidos de concentración, incrementar la resistencia química y mecánica de los elementos sensibles, etc.