Η κουλομετρία είναι μια μορφή ποσοτικής ανάλυσης που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης μιας ουσίας στο διάλυμα — που γενικά αναφέρεται ως αναλυτής ουσίας — μετρώντας την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την αλλαγή της κατάστασης οξείδωσης της ουσίας. Η κατάσταση οξείδωσης της αναλυόμενης ουσίας μπορεί να μειωθεί με την προσθήκη ηλεκτρονίων ή να αυξηθεί με την αφαίρεση ηλεκτρονίων. Η μεταφορά ηλεκτρονίων προς ή από μια ουσία μπορεί να πραγματοποιηθεί χημικά σε αντιδράσεις αναγωγής-οξείδωσης, αλλά μπορεί επίσης να επιτευχθεί με ηλεκτρισμό, που είναι μια ροή ηλεκτρονίων, χρησιμοποιώντας ηλεκτρόλυση. Μετρώντας την ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου που μεταφέρεται κατά την πλήρη οξείδωση ή αναγωγή της αναλυόμενης ουσίας με ηλεκτρόλυση, είναι δυνατός ο υπολογισμός της ποσότητας που υπήρχε. Αυτό είναι σύμφωνο με τον πρώτο νόμο της ηλεκτρόλυσης του Faraday, ο οποίος δηλώνει ότι η ποσότητα μιας ουσίας που μετασχηματίζεται κατά την ηλεκτρόλυση είναι σε ευθεία αναλογία με την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μεταφέρεται.
Στη χημεία, η μονάδα μέτρησης για την ποσότητα μιας ουσίας είναι συνήθως το mole, το οποίο ορίζεται ως ο αριθμός των ατόμων σε 0.42 ουγγιές (12 γραμμάρια) άνθρακα-12. Τα ηλεκτρόνια μπορούν επίσης να μετρηθούν σε mol. Είναι επομένως δυνατό να υπολογιστεί πόσα mol ηλεκτρονίων θα χρειαζόταν για να μετατραπεί, για παράδειγμα, μια δεδομένη ποσότητα χαλκού σε διάλυμα από την κατάσταση οξείδωσής του +2 σε ουδέτερο μέταλλο χαλκού. Για κάθε γραμμομόριο χαλκού απαιτούνται δύο γραμμομόρια ηλεκτρονίων: Cu2+ + 2e- -> Cu. Έτσι, σε ένα διάλυμα που περιέχει μια άγνωστη ποσότητα ιόντων Cu2+, η ποσότητα που υπάρχει, μετρημένη σε moles, μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας την ποσότητα των ηλεκτρονίων, σε moles, τα οποία χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση αυτής της μετατροπής σε ολοκλήρωση.
Το ηλεκτρικό φορτίο μετριέται σε κουλόμπ, ένα κουλόμπ είναι η ποσότητα φορτίου που μεταφέρεται από ρεύμα 96,485 αμπέρ σε ένα δευτερόλεπτο. Ένα mole ηλεκτρονίων ισοδυναμεί με λίγο περισσότερα από XNUMX coulombs. Μετρώντας το χρόνο που απαιτείται για ένα γνωστό ρεύμα για να ολοκληρωθεί μια αντίδραση όπως η παραπάνω, μπορεί να υπολογιστεί ο αριθμός των γραμμομορίων ηλεκτρονίων που χρησιμοποιούνται και από αυτό να προσδιοριστεί ο αριθμός των γραμμομορίων της αναλυόμενης ουσίας. Αυτός ο τύπος κουλομετρίας είναι γνωστός ως κουλομετρία ελεγχόμενου ρεύματος ή κουλομετρική τιτλοδότηση. Η μέθοδος απαιτεί ένα μέσο για τον προσδιορισμό του πότε έχει επιτευχθεί το τελικό σημείο της αντίδρασης, όπως ένας χημικός δείκτης.
Ένας άλλος τύπος κουλομετρικής ανάλυσης είναι η κουλομετρία ελεγχόμενου δυναμικού. Σε αυτή την περίπτωση, διατηρείται ένα σταθερό ηλεκτρικό δυναμικό και μετράται το ρεύμα. Καθώς η αντίδραση προχωρά, το ρεύμα μειώνεται και πλησιάζει το μηδέν όταν ολοκληρωθεί η αντίδραση. Ο αριθμός των γραμμομορίων της αναλυόμενης ουσίας μπορεί να υπολογιστεί από το χρόνο που απαιτείται για να πέσει το ρεύμα στο μηδέν.