Miareczkowanie Karla Fischera: wolumetria czy kulometria?
11 gru 2023
Artykuł
Udostępnij artykuł
Być może zastanawiałeś się, czy do analizy próbki zastosować miareczkowanie wolumetryczne czy kulometryczne. W tym artykule wyjaśniono najważniejsze czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze optymalnej techniki miareczkowania Karla Fischera. Na początek omówiona zostanie główna różnica między wolumetrią a kulometrią: „dodatek” jodu.
Wolumetria
Jak sama nazwa wskazuje, objętości mają kluczowe znaczenie w wolumetrycznym miareczkowaniu Karla Fischera. Dlaczego?
Zawartość wody w miareczkowanej próbce oblicza się na podstawie całkowitej dozowanej objętości titranta, aż do punktu końcowego. Wymaga to dokładnego i powtarzalnego dozowania.
Titratory Metrohm oferują od 10 000 do 100 000 kroków na objętość biurety — więcej niż wystarczająco, aby zagwarantować dokładne dozowanie objętości.
Kulometria
W kulometrii, zamiast biurety i titranta do wytworzenia jodu wykorzystuje się prąd elektryczny. Aby osiągnąć punkt końcowy miareczkowania, prąd uwalnia wymaganą ilość jodu z odczynnika zawierającego jodek. Jedna cząsteczka wody zużywa jedną cząsteczkę jodu. Umożliwia to obliczenie zawartości wody na podstawie iloczynu czasu miareczkowania i prądu niezbędnego do osiągnięcia punktu końcowego.
Wolumetria czy kulometria? Oto jest pytanie
Teraz, gdy wyjaśniono już główne różnice pomiędzy tymi dwiema technikami, należy podjąć decyzję, czy zastosować titrator wolumetryczny, czy kulometr. Jak wspomniano, należy wziąć pod uwagę różne kryteria.
Kliknij poniżej, aby przejść bezpośrednio do sekcji:
Zawartość wody w próbce
Generalnie wolumetryczne miareczkowanie KF stosuje się do miareczkowania próbek o większej zawartości wody w zakresie od 0,1% do 100%. Z drugiej strony kulometria służy do oznaczania zawartości wody w zakresie od 0,001% do 1%.
Próbki o bardzo dużej zawartości wody można rozcieńczyć odpowiednim rozpuszczalnikiem. Należy uważać, aby zastosowany rozpuszczalnik nie reagował z odczynnikami Karla Fischera.
Podczas rozcieńczania próbek zawartość wody w zastosowanym rozpuszczalniku należy oznaczyć osobno. Otrzymaną wartość ślepej próby odejmuje się od wyniku oznaczenia próbki.
Konsystencja próbki (stan skupienia)
Przy wyborze pomiędzy miareczkowaniem kulometrycznym a miareczkowaniem wolumetrycznym należy wziąć pod uwagę konsystencję próbki. Czy jest to ciecz, ciało stałe, czy może gaz?
Ogólnie można stwierdzić:
Wolumetria
Nadaje się do oznaczania zawartości wody od 0,1 do 100%.
- Naczynie do miareczkowania można otwierać na krótki czas
- Możliwe jest bezpośrednie dodawanie past, mazi i próbek stałych
- Wilgoć atmosferyczna może mieć wpływ na wyniki
Kulometria
Odpowiednia do oznaczania zawartości wody od 0,001 do 1%.
- Nigdy nie otwieraj celi miareczkowej
- Próbkę należy dodać za pomocą strzykawki
- Substancje stałe lub pasty należy rozpuścić przed dodaniem próbki
Metoda piecykowa to kolejna możliwość analizy ciał stałych i past za pomocą KFC. Zamiast rozpuszczania tych próbek można zastosować tę metodę.
Ogólnie rzecz biorąc, nie ma potrzeby otwierania celi miareczkowej w celu dodania próbek cieczy lub gazów. Dlatego też, w zależności od zawartości wody, do oznaczania zawartości wody w takich próbkach odpowiednia jest zarówno wolumetria, jak i kulometria.
Rozpuszczalność próbki
Jaką technikę wybrać w przypadku, gdy próbka nie rozpuszcza się w odczynniku? Aby uzyskać prawidłowe wyniki, niezbędne jest całkowite rozpuszczenie. Zwykle, jeżeli próbka nie rozpuściła się całkowicie, oznacza to, że nie zmiareczkowano całej wody zawartej w próbce.
Podwyższenie temperatury może pomóc poprawić rozpuszczalność próbki. Wykorzytanie celi miareczkowej z płaszczem termostatycznym jest dobrą opcją pozwalającą uniknąć problemów z rozpuszczalnością w badaniach wolumetrycznych i kulometrycznych.
Innym podejściem jest homogenizacja. Homogenizator można stosować do homogenizacji próbki bezpośrednio w komorze miareczkowania wolumetrycznego. Jednocześnie miesza również zawartość celi miareczkowej podczas miareczkowania, eliminując potrzebę stosowania mieszadła magnetycznego.
Homogenizacja jest bardzo wygodna w przypadku miareczkowania wolumetrycznego Karla Fischera. Ponieważ kulometryczna komora miareczkowa musi być szczelnie zamknięta, montaż homogenizatora bezpośrednio w komorze miareczkowej nie wchodzi w grę. Zamiast tego homogenizacja odbywa się w pojemniku zewnętrznym, co zwiększa ryzyko zmiany zawartości wilgoci w próbce w trakcie jej przygotowania.
Inną możliwością jest zastosowanie tzw. solubilizatora. Aby ułatwić rozpuszczenie próbki, do odczynników można dodać odpowiednie rozpuszczalniki (np. chloroform, ksylen itp.).
Te trzy opcje można również ze sobą łączyć.
Wreszcie istnieje technika, która działa bez rozpuszczania próbki. To jest metoda piecykowa i można ją używać z titratorem wolumetrycznym lub kulometrycznym Karla Fischera. Przeczytaj nasze powiązane post na blogu, aby uzyskać więcej informacji na temat metody piecykowej Karla Fischera.
Reakcje uboczne w próbce
Ketony i aldehydy ulegają reakcji ubocznej z alkoholem (w większości przypadków metanolem), który jest składnikiem prawie wszystkich odczynników Karla Fischera. Reakcja uboczna powoduje powstawanie wody i prowadzi do błędnych wyników. Producenci odczynników oferują wolumetryczne i kulometryczne odczynniki KF, które tłumią tę reakcję uboczną.
Istnieją inne typy próbek, które powodują reakcje uboczne. Niestety, na rynku nie są dostępne żadne specjalne odczynniki, które tłumiłyby wszelkie możliwe reakcje uboczne. Dlatego nie ma ogólnej reguły ani zalecenia, która metoda miareczkowania KF jest optymalna w tej sytuacji. Decyzja ta w dużym stopniu zależy od próbki i wszelkich reakcji ubocznych przez nią wywołanych.
Streszczenie
Aby określić ilość wody w próbce i uzyskać dokładne wyniki, niezbędny jest wybór optymalnej techniki miareczkowania Karla Fischera. Dla niektórych próbek jest oczywiste, która technika jest najlepsza, podczas gdy w przypadku innych próbek wybór jest trudniejszy. Uwzględnienie wymienionych kryteriów pomoże użytkownikowi wybrać pomiędzy wolumetrią a kulometrią.
Dodatkowa wiedza:
Monografia: Oznaczanie wody metodą miareczkowania Karla Fischera
Biuletyn aplikacyjny: Zastosowanie Polytron PT 1300 D (wersja Metrohm)
Oznaczanie zawartości wody w ketonach przy użyciu odczynników Hydranal™ NEXTGEN FA
Podczas miareczkowania Karla Fischera (KF) ketony mogą prowadzić do niedokładnych wyników w wyniku reakcji ubocznej ze składnikiem alkoholowym w odczynnikach, co skutkuje zwiększoną zawartością wody. Efekt ten jest szczególnie wyraźny w przypadku miareczkowania kulometrycznego KF. Nowsze odczynniki Hydranal™ NEXTGEN FA firmy Honeywell eliminują ten składnik alkoholowy. Kwas metanosulfonowy w tych odczynnikach służy jako stabilizator, tłumiący reakcję Bunsena i utrzymujący stechiometrię 1:1 pomiędzy wodą i jodem. Innowacja ta pozwala na szybkie i niezawodne oznaczanie zawartości wody w ketonach. W porównaniu do innych odczynników KF do ketonów, odczynniki Hydranal™ NEXTGEN FA firmy Honeywell wykazują znacznie lepsze tłumienie reakcji ubocznych.
