La coulometría es una forma de análisis cuantitativo que se utiliza para determinar la concentración de una sustancia en solución, generalmente conocida como analito, midiendo la cantidad de electricidad necesaria para cambiar el estado de oxidación de la sustancia. El estado de oxidación del analito puede reducirse agregando electrones o aumentarse eliminando electrones. La transferencia de electrones hacia o desde una sustancia puede tener lugar químicamente en reacciones de reducción-oxidación, pero también se puede lograr mediante la electricidad, que es un flujo de electrones, mediante la electrólisis. Midiendo la cantidad de carga eléctrica transferida durante la oxidación completa o la reducción del analito por electrólisis, es posible calcular la cantidad que estaba presente. Esto está de acuerdo con la primera ley de electrólisis de Faraday, que establece que la cantidad de una sustancia transformada durante la electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad transferida.
En química, la unidad de medida para la cantidad de una sustancia es normalmente el mol, que se define como el número de átomos en 0.42 onzas (12 gramos) de carbono-12. Los electrones también se pueden medir en moles. Por lo tanto, es posible calcular cuántos moles de electrones se necesitarían para convertir, por ejemplo, una cantidad dada de cobre en solución de su estado de oxidación +2 a cobre metálico neutro. Se requieren dos moles de electrones por cada mol de cobre: Cu2 + + 2e- -> Cu. Así, en una solución que contiene una cantidad desconocida de iones Cu2 +, la cantidad presente, medida en moles, puede determinarse midiendo la cantidad de electrones, en moles, que se utilizan para realizar esta conversión hasta su finalización.
La carga eléctrica se mide en culombios, siendo un culombio la cantidad de carga transferida por una corriente de un amperio en un segundo. Un mol de electrones equivale a algo más de 96,485 XNUMX culombios. Midiendo la cantidad de tiempo que tarda una corriente conocida en completar una reacción como la anterior, se puede calcular el número de moles de electrones usados y, a partir de esto, se puede determinar el número de moles del analito. Este tipo de coulometría se conoce como coulometría de corriente controlada o titulación coulométrica. El método requiere un medio para determinar cuándo se ha alcanzado el punto final de la reacción, como un indicador químico.
Otro tipo de análisis culombimétrico es la coulometría potencial controlada. En este caso, se mantiene un potencial eléctrico constante y se mide la corriente. A medida que avanza la reacción, la corriente disminuye y se acerca a cero cuando la reacción se completa. El número de moles de analito se puede calcular a partir del tiempo que tarda la corriente en bajar a cero.