La potentiométrie est une méthode utilisée en chimie électroanalytique pour mesurer le potentiel électrochimique des particules chargées. Un système d’électrodes est utilisé pour mesurer ce potentiel et détecter les ions alors que d’autres substances sont également présentes. Deux électrodes sont placées dans une solution d’analyte et connectées à un potentiomètre. Les mesures sont toujours effectuées lorsqu’il n’y a pas ou très peu de courant, de sorte que la composition de la substance mesurée n’est pas modifiée, ce qui permet une analyse quantitative.
Dans une cellule électrochimique reliée par le potentiomètre, une électrode de référence est utilisée qui a un potentiel indépendant de toute variable de température ou d’analyte. Les électrodes utilisées pour référence en potentiométrie comprennent généralement de l’hydrogène, du calomel saturé ou du chlorure d’argent. Une électrode indicatrice est exposée à la solution d’analyte, et son potentiel varie en fonction des ions présents dans la solution. Chaque électrode est placée dans une solution séparée et connectée à un seul potentiomètre, tandis qu’un pont salin est exposé à chaque échantillon, complétant ainsi un circuit électrique.
Le but des mesures avec des cellules électrochimiques est de calculer les concentrations d’ions en utilisant le potentiel d’électrode, la constante universelle des gaz, la constante de Faraday, la charge des ions et la température en Kelvin. Des variables et des constantes sont utilisées pour déterminer le potentiel d’une substance à l’aide de l’équation de Nernst, créée pour la première fois à la fin des années 1800. Au début des années 1900, on a découvert que le potentiel pouvait être différent de chaque côté d’une membrane de verre si les concentrations d’ions hydronium variaient d’un côté à l’autre.
Les instruments utilisés en potentiométrie comprennent également des pH-mètres. Le pH définit si une substance est acide, basique ou neutre, ce qui peut grandement affecter les mesures de potentiométrie. Dans une cellule électrochimique, une électrode de référence, appelée anode, a un potentiel indépendant de toute variable de température ou d’analyte. Une électrode indicatrice, souvent appelée cathode, est exposée à la solution d’analyte, et son potentiel varie en fonction des ions présents dans la solution.
Les électrodes indicatrices peuvent être des types métalliques ou des versions à membrane, également appelées électrodes sélectives d’ions. Le potentiomètre est utilisé pour effectuer des mesures de circuits à faible résistance. Pour une utilisation avec des électrodes en verre à haute résistance, les pH-mètres conviennent pour effectuer des mesures électrochimiques de circuits à faible et à haute résistance. Une électrode de pH doit être trempée dans l’eau pour fonctionner et a un rôle important en potentiométrie. Dans les bonnes conditions, les propriétés électrochimiques de toute substance peuvent être déterminées par une cellule électrochimique.