Potenciometria

POTENCIOMETRIA

FUNDAMENTOS

Potenciometria: métodos que se baseiam na medida da diferença de potencial de uma célula eletroquímica na ausência de corrente. É um método utilizado para detectar o ponto final de titulações específicas, ou ainda determinação direta de um determinado constituinte em uma amostra, através da medida do potencial de um eletrodo íon-seletivo, que é sensível ao íon em análise. Fornece informações sobre os íons ou gases dissolvidos na solução da amostra.

A base da potenciometria foi estabelecida por Nernst, em 1888, o qual descrevia a origem do potencial de eletrodo entre um metal e uma solução contendo íons deste metal, e o potencial redox entre um metal inerte e uma solução contendo um sistema redox. No início do século XX, era grande a necessidade de quantificar o grau de acidez, o que gerou inúmeras pesquisas nesta área.

A potenciometria é métodos quantitativos instrumentais propostos para determinar as concentrações e atividades de espécies iônicas em solução, diante medidas de diferenças potenciais entre dois eletrodos, sendo um de referência e outro indicador, mergulhados na solução em estudo. O eletrodo indicador é aquele cujo potencial é dependente da concentração do íon, a qual deve ser determinada. Para obter se o potencial deste indicador, deve-se combiná-lo com o eletrodo de referência.

O primeiro sensor potenciométrico usado para medir a acidez de uma solução aquosa foi o eletrodo de hidrogênio, proposto por Nernst em 1897, o qual, entretanto, devido à sua complexidade, não tinha finalidade prática. Em 1906, Cremer desenvolveu o eletrodo de vidro para as medidas de acidez, o qual posteriormente foi aperfeiçoado por Haber e Klemensiewicz. Contudo, havia dois problemas a serem superados na medida de acidez: definir as unidades e melhorar a instrumentação de modo a ter uma leitura mais reprodutível. Curiosamente, o aperfeiçoamento tecnológico do eletrodo de vidro originou-se na comunidade acadêmica, enquanto a fundamentação teórica sobre as unidades de medida de acidez surgiu da indústria.

Sörensen, trabalhando para a empresa Carlsberg, foi quem propôs a escala de pH, devido à necessidade de definir a influência da acidez sobre uma série de reações enzimáticas. Quase ao mesmo tempo, as empresas Beckman e Radiometer comercializaram o primeiro medidor de pH, em 1935, provavelmente inspiradas no trabalho pioneiro de Elder e Wright sobre medidas de pH com eletrodo de vidro e potenciômetro de tubo a vácuo. Assim, a cooperação entre indústria e academia contribuiu para o desenvolvimento da potenciometria, tornando-a uma técnica consagrada e focada na medida de pH.

Apesar de a potenciometria ter surgido no fim do século XIX, a era de ouro dos ISEs ocorreu a partir de 1957, com os trabalhos teóricos de Eisenman e Nikolski. A primeira grande revolução na construção dos ISEs pode ser atribuída a Ross. Em 1966, trabalhando para a empresa Orion, ele propôs um novo conceito de eletrodo para cálcio, o de membrana líquida, e posteriormente desenvolveu em conjunto com Frant, o que seria um dos ISEs mais empregados mundialmente até hoje, depois do eletrodo de vidro e o eletrodo de fluoreto à base de cristal de LaF3. Concomitantemente, Stefanec e Simon descobriram a possibilidade de utilizar polipeptídeos como materiais eletroativos, denominados de carregadores neutros. Este trabalho culminou com a utilização da valinomicina para construção do ISE para potássio, o qual apresentava uma impressionante seletividade para este íon, frente aos outros íons de metais alcalinos ou amônio.

A segunda revolução ocorreu em 1970, no País de Gales, com Moody, Oke e Thomas, que pela primeira vez usaram eletrodos de membrana líquida à base do polímero PVC. A introdução do PVC como material de membrana simplificou bastante a construção dos ISEs.

A importância destes trabalhos é demonstrada pelo fato de que o ISE-K baseado em valinomicina e matriz de PVC é atualmente utilizado em quase todos os analisadores clínicos comercializados.

Dentro desde contexto, o desenvolvimento dos ISEs-Enzimáticos, causou a terceira grande revolução nos ISEs, permitindo que os sensores potenciométricos pudessem ser utilizados na medida de substâncias biológicas não iônicas. Estes dispositivos, comumente designados como biossensores, baseiam-se na imobilização de um material biologicamente ativo, em geral enzimas, sobre a superfície de um transdutor, neste caso, um ISE que responda para a espécie formada na reação enzimática.

Potenciometria

Os métodos empregados na analise potenciométrica baseiam-se na medida da força eletromotriz de uma pilha ou célula galvânica constituída pela associação de dois eletrodos: um de referência e outro de