Metoda Karl Fischer

Un titrator Karl Fischer

Metoda Karl Fischer este determinarea cantitativă a apei prin titrare, deci și titrarea Karl Fischer sau pur și simplu KFT . Metoda a fost dezvoltată în 1935 de chimistul german Karl Fischer la Lazăr Edeleanu GmbH. Denumirea greșită a titrării Karl Fisher sau titrarea Fisher este de asemenea folosită ocazional . Și-a găsit drumul practic în toate farmacopeile .

teorie

Metoda este specifică pentru determinarea cantitativă a apei . În forma sa originală, constă în titrarea apei cu o soluție metanolică anhidră care conține iod , dioxid de sulf și exces de piridină ca tampon . În soluțiile moderne de reactivi, alte componente mai puțin neplăcute și periculoase sunt utilizate pentru tamponare în loc de piridină. Eugen Scholz a introdus imidazolul ca un reactiv rapid și de încredere în 1982 . Viteza maximă de reacție este cuprinsă între pH 5,5 și 8. În consecință, componentele bazice , cum ar fi imidazolul, sunt utilizate pentru probele acide și componentele acide , cum ar fi acidul salicilic, pentru probele bazice. Reactivi cu una și două componente sunt disponibili comercial. Metanolul poate fi înlocuit cu alți alcooli care îmbunătățesc stabilitatea titrului . Stoichiometria (raportul molar H ₂ O: I ₂ ) depinde de tipul de solvent . Alcoolul care conțin solvenți conduce la o stoechiometrie de H ₂ O: I ₂ 1: 1, în timp ce solvenți ce nu conține alcool-rezultat o stoichiometrie de 2: 1. Cantitatea de apă din probă afectează, de asemenea, raportul molar. Cu toate acestea, acest lucru se întâmplă numai din aproximativ 1 mol / l solvent.

Reactie chimica

Este crucial pentru acest proces ca dioxidul de sulf și iodul să reacționeze între ele numai în prezența apei. În absența alcoolilor, apare următoarea reacție:

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, H_ {2} O + SO_ {2} + I_ {2} \ longrightarrow SO_ {4} ^ {2 -} + 2 \, I ^ {-} + 4 \, H ^ {+}}}$

Dacă metanolul este prezent în soluție, acesta formează un ester acid cu dioxid de sulf , care este neutralizat de bază (de exemplu , imidazol , denumit în continuare "RN"):

${\ displaystyle \ mathrm {CH_ {3} OH + SO_ {2} + RN \ longrightarrow (RNH) \ cdot (CH_ {3} OSO_ {2})}}$

În titrare, în care se utilizează iod în metanol ca soluție standard , anionul metil sulfit este oxidat de iod la anionul sulfat de metil în prezența apei . Iodul galben-maroniu este redus la iod incolor:

${\ displaystyle \ mathrm {(RNH) \ cdot (CH_ {3} OSO_ {2}) + I_ {2} + H_ {2} O + 2 \, RN \ longrightarrow (RNH) \ cdot (CH_ {3} OSO_ {3}) + 2 \, (RNH) \ cdot I}}$

În timpul acestui proces, apa este consumată, astfel încât reacția poate avea loc numai până când toată apa din probă a fost consumată.

Dacă nu mai există apă disponibilă, iodul adăugat nu mai este redus. Culoarea sa maro este utilizată pentru indicarea vizuală a punctului final. În practică, se preferă utilizarea indicațiilor electrometrice (în special biamperometria ), deoarece acestea sunt mai sensibile și mai precise.

În titrarea coulometrică Karl Fischer, iodul necesar reacției este generat de oxidarea anodică a iodurii. Dispozitivele utilizate pentru aceasta au două perechi de electrozi:

• un electrod de lucru pe care este generat iod (sarcina "uzată" este, de asemenea, măsurată aici)
• un electrod de măsurare care măsoară dacă iodul produs este descompus de reacțiile descrise mai sus sau dacă rămâne în soluție (punctul final).

Reactivi coulometrici speciali sunt necesari pentru aceste dispozitive.

Metoda volumetrică

Un avantaj al metodei volumetrice în comparație cu metoda coulometrică este cheltuirea mai mică a echipamentului. Metoda volumetrică poate fi utilizată și dacă proba este colorată. Aici punctul final al titrării este detectat prin spectrofotometrie UV / VIS.

Referințe

1. ↑ K. Fischer: Metodă nouă pentru determinarea analitică a conținutului de apă din lichide și solide , în: Angewandte Chemie 1935 , 48 , 394–396; doi : 10.1002 / anie.19350482605 .
2. ↑ Eugen Scholz: titrare Karl Fischer . Springer-Verlag 1984, ISBN 3-540-12846-8 .
3. ↑ Notă: Dovada obișnuită a excesului de iod ca complex de iod-amidon în iodometrie nu poate fi efectuată într-un mediu anhidru.
4. ↑ Tavčar, E., Turk, E., Kreft, S.: Modificare simplă a metodei de titrare Karl-Fischer pentru determinarea conținutului de apă în probe colorate. Jurnalul metodelor analitice în chimie, Vol. 2012, ID articol 379724, doi : 10.1155 / 2012/379724 .

literatură

• PA Bruttel, R. Schlink: Determinarea apei prin titrarea Karl Fischer Metrohm AG .
• Katrin Schöffski: Determinarea apei cu titrarea Karl Fischer , în: Chimia în timpul nostru 2000 , 34 , 170-175. doi : 10.1002 / 1521-3781 (200006) 34: 3 <170 :: AID-CIUZ170> 3.0.CO; 2-2 .
• Eugen Scholz: titrare Karl Fischer. Metode pentru determinarea apei , instrucțiuni pentru practica chimică de laborator 20, Springer Verlag 1984.
• DIN EN ISO 15512: Materiale plastice - Determinarea conținutului de apă