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TRANSDUCTORES DE SEÑALES QUÍMICAS A SEÑALES ELÉCTRICAS.

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by

Andrés Gómez

on 27 August 2013

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Transcript of TRANSDUCTORES DE SEÑALES QUÍMICAS A SEÑALES ELÉCTRICAS.

TRANSDUCTORES DE SEÑALES QUÍMICAS A SEÑALES ELÉCTRICAS.
INTRODUCCIÓN.
Los transductores son elementos que transforman una magnitud física o de otra naturaleza en una señal eléctrica. Se pueden clasificar en dos grupos: Activos y pasivos. Son transductores activos los que hay que conectar a una fuente externa de energía eléctrica para que puedan responder a la magnitud física a medir como por ejemplo las foto-resistencias y termo-resistencias, y son pasivos los que directamente dan una señal eléctrica como respuesta a la magnitud física como los foto-diodos y las sondas de pH.
Se denomina función de transferencia de un transductor a la relación matemática entre la
magnitud física y la respuesta eléctrica. Dicha función puede ser de diferentes tipos. Una función de
transferencia lineal tiene por expresión S = a + bs donde S es la señal eléctrica, a y b son constantes y
s es la señal física específica de cada transductor. Las funciones de transferencias no lineales pueden
ser también de diferentes tipos: logarítmicas, como S = a + b Lns; exponenciales, como S = aebs
;
polinómicas como S = a + b s + c s2
+ d s3
+ …, etc..
TRANSDUCTORES QUÍMICOS.
La acidez y alcalinidad se miden utilizando un PH-metro y un electrodo de ión-sensibles. El electrodo es un complejo dispositivo que consta de muchas partes, pero es esencialmente una celda galvánica. La tensión producida por el electrodo depende de la concentración de los iones de hidrógeno en un líquido que lo rodea. El metro es tan sólo un voltímetro modificado que convierte la tensión producida por el electrodo de PH en un número. El medidor debe tener una impedancia muy alta porque el electrodo tiene una alta resistencia.
TRANSDUCTORES DE SEÑALES QUÍMICAS A ELÉCTRICAS.
Jorge William González Tamayo.
Carlos Andrés Gómez Flórez.
Maximiliano Noguera.

Facultad de tecnología.
Tecnología eléctrica.
Universidad Tecnológica de Pereira.
PRINCIPIOS DE TRANSDUCCIÓN QUÍMICA-ELÉCTRICA.
Los transductores trabajan bajo unos principios de transducción que es lo que permite transformar una señal de una naturaleza en una señal de diferente naturaleza, generalmente a señales eléctricas o pasar de señales eléctricas a señales de presión, veamos algunos principios de transducción química-eléctrica:
SEÑALES QUÍMICAS:
AMPEROMETRÍA:
POLAROGRAFÍA:
POTENCIOMETRÍA:
Aquí se presentan algunos fenómenos químicos bastante interesantes como lo son la Conductimetría, Amperometría, Potenciometría, Polarografía, etc.

CONDUCTIMETRÍA:
En el caso de las disoluciones electrolíticas, la corriente es transportada por los iones de la disolución, los cuales se mueven en distintos sentidos (de acuerdo con el signo de su carga) bajo la acción del campo eléctrico producido por la diferencia de potencial aplicada. En este caso, el conductor iónico también puede considerarse como homogéneo (siempre y cuando no existan fuerzas mecánicas o viscosas aplicadas), y al igual que el conductor electrónico, seguirá la Ley de Ohm.

Esta propiedad de conducir la corriente que poseen las disoluciones electrolíticas es la base de la Iónica, una de las áreas del conocimiento dentro de la Electroquímica, y una de las primeras en desarrollarse.
Como su nombre lo indica esta técnica implica la medición de la cantidad de corriente que circula por el circuito de medida. Para tener una utilidad analítica el parámetro que se determina tiene que tener una relación con la concentración del analito que se desea cuantificar. Esto se logra si se trabaja en condiciones donde el único mecanismo de transporte actuante con el analito sea la difusión. En este caso se tiene una "corriente límite" que será directamente proporcional a la concentración como fue expresado en la ecuación de Ilkovic.

En general los métodos amperométricos pueden ser realizados variando el potencial aplicado a un electrodo de trabajo, como es el caso de la polarografía, la voltamperometría, etc. Otra opción es trabajar a un valor de potencial constante. Este es el caso de las titulaciones amperométricas, donde se monitorea constantemente el valor de la corriente y se trabaja a un potencial adecuado de modo que en el punto equivalente ocurra un brusco cambio en el valor de la misma.

La diferencia entre Potenciometría y la Amperometría es que el comportamiento electroquímico varía. En la técnica Potenciometrica la relación es logarítmica mientras que en la Amperometrica es una relación directa, lineal.

Al igual que otras técnicas instrumentales, estas dos valoraciones son especialmente aptas para valoraciones donde no es conveniente el uso de indicadores (soluciones coloreadas, turbias, etc.)
La Polarografía es una técnica de análisis electroquímico que permite estudiar fenómenos
físico-químicos. Puede analizar trazas de elementos metálicos en el orden de 1 a 0.1 ppm.
Los métodos polarográficos modificados brindan mayor sensibilidad, con gran exactitud en mediciones de discriminación de elementos químicos, como en especificación de concentración. Es una técnica que en complemento con otras técnicas de análisis es una herramienta valiosa. Se emplea en problemas Físico-Químicos, como electrólisis, análisis químico elemental, potenciales de ionización, cinética de reacciones electródicas, cálculo del coeficiente de transferencia electródica, reversibilidad e irreversibilidad de procesos, cinética de las reacciones químicas, reconocimiento de componentes químicos de sustancias acuosas, naturaleza de iones complejos, fenómenos de adsorción en el electrodo, entre otros.
La Polarografía es una subclase de voltamperometría donde el electrodo de trabajo es un electrodo de gota de mercurio (DME), útil por su amplio rango catódica y su superficie renovable.
Se puede describir la potenciometría simplemente como la medición de un potencial en una celda electroquímica. El instrumental necesario para las medidas potenciométricas comprende un electrodo de referencia, un electrodo indicador y un dispositivo de medida de potencial.
ELECTRODOS:
CLASES DE ELECTRODOS:
Electrodos de referencia.
En muchas aplicaciones es deseable que el potencial de media celda de uno de los electrodos sea conocido, constante y completamente insensible a la composición de la solución en estudio. Un electrodo con estas características, se denomina electrodo de referencia.

Electrodos Indicadores
Junto con el electrodo de referencia se utiliza un electrodo indicador cuya respuesta depende de la concentración del analito. Los electrodos indicadores para las medidas potenciométricas son de dos tipos fundamentales, denominados metálicos y de membrana.
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