Coulométrie est
une forme d'analyse quantitative utilisée pour déterminer la concentration
d'une substance en solution - généralement dénommé l'analyte - en mesurant la
quantité d'électricité nécessaire pour changer l’oxydation état de la
substance. L'état de l'analyte d'oxydation peut être réduite par l'ajout
d'électrons ou augmentée en retirant des électrons. Le transfert des électrons
vers ou à partir d'une substance chimique peut avoir lieu dans des réactions de
réduction et d'oxydation, mais peut également être réalisé par l'électricité,
qui est un flux d'électrons, en utilisant l'électrolyse. En mesurant la
quantité de charge électrique transférée pendant l'oxydation ou la réduction
complète de l'analyte par électrolyse, il est possible de calculer la quantité
qui était présente. Ceci est en accord avec la première loi de Faraday de
l'électrolyse, qui stipule que la quantité d'une substance transformée pendant
l'électrolyse est en proportion directe de la quantité d'électricité
transférée.
En chimie,
l'unité de mesure de la quantité d'une substance est normalement la taupe, qui
est défini comme le nombre d'atomes de 0,42 onces (12 grammes) de carbone 12.
Les électrons peuvent également être mesurés en moles. Il est donc possible de
calculer le nombre de moles d'électrons serait nécessaire pour convertir, par
exemple, une quantité donnée de cuivre en solution à partir de son état
d'oxydation +2 en cuivre métallique neutre. Deux moles d'électrons sont
nécessaires pour chaque mole de cuivre: Cu 2 + + 2e -> Cu. Ainsi, dans une
solution contenant une quantité inconnue d'ions Cu 2 +, la quantité présente,
mesurée en moles, peut être déterminée par mesure de la quantité d'électrons,
en moles, qui sont utilisés dans l'exécution de cette conversion à
l'achèvement.
La charge
électrique est mesurée en coulombs, un coulomb est la quantité de charge
transférée par un courant d'un ampère par seconde. Une mole d'électrons est équivalente
à un peu plus de 96 485 coulombs. En mesurant la quantité de temps nécessaire
pour un courant connu pour terminer une réaction comme celle-ci, le nombre de
moles d'électrons utilisés et peut être calculée à partir de cela, le nombre de
moles de l'analyte déterminé. Ce type de coulométrie est connu comme
coulométrie courant commander ou titrage coulométrique. La méthode nécessite un
moyen de déterminer le moment où le point de terminaison de la réaction a été atteint,
par exemple un indicateur chimique.
Un autre type
d'analyse coulométrique est contrôlé coulométrie potentiel. Dans ce cas, un
potentiel électrique est maintenue constant et le courant est mesuré. Comme la
réaction se déroule, le courant diminue et se rapproche de zéro lorsque la
réaction est terminée. Le nombre de moles de substance à analyser peut être
calculée à partir du temps nécessaire pour que le courant de tomber à zéro.