Титрование по Карлу Фишеру - Karl Fischer titration

Титратор Карла Фишера

Титрование по Карлу Фишеру это классика титрование метод в химический анализ который использует кулонометрический или же объемный титрование для определения следовых количеств воды в образце. Он был изобретен в 1935 году немецким химиком. Карл Фишер.[1] Сегодня титрование проводится с помощью автоматического титратора Карла Фишера.

Химический принцип

Элементарной реакцией, ответственной за количественное определение воды при титровании по Карлу Фишеру, является окисление диоксид серы с йод:

ЧАС2O + SO2 + Я2 → ТАК3 + 2HI

Эта элементарная реакция потребляет ровно один молярный эквивалент воды по сравнению с йодом. Йод добавляется к раствору до тех пор, пока его не будет в избытке, отмечая конечную точку титрования, которую можно определить потенциометрией. Реакция протекает в спиртовом растворе, содержащем основание, которое потребляет триоксид серы и йодистоводородная кислота произведено.

Кулонометрическое титрование

В основном отсеке ячейки для титрования находится анод раствор плюс аналит. Анодный раствор состоит из спирта (ROH), основания (B), ТАК2 и К.И. Типичные спирты, которые можно использовать, включают: этиловый спирт, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, или же Метанол (абсолютный), иногда называемый сорт Карла Фишера. Общая база имидазол.

Ячейка для титрования также состоит из меньшего отсека с катод погружается в анодный раствор основного отсека. Два отсека разделены ионопроницаемой мембраной.

Pt-анод генерирует I2 от КИ при подаче тока по электрической цепи. Чистая реакция, как показано ниже, представляет собой окисление SO2 я2. Одна родинка я2 расходуется на каждый моль H2О. Другими словами, на моль воды расходуется 2 моля электронов.

2I− → я2 + 2e−
B · I2 + B · SO2 + B + H2O → 2BH+я− + BSO3
BSO3 + ROH → BHRSO4

Конечная точка чаще всего определяется бипотенциометрическое титрование метод. Вторая пара платиновых электродов погружена в анодный раствор. Схема детектора поддерживает постоянный ток между двумя электродами детектора во время титрования. До точки эквивалентности решение содержит I− но маленький я2. В точке эквивалентности избыток I2 появляется, и резкое падение напряжения отмечает конечную точку. Количество заряда, необходимое для генерации I2 и достижение конечной точки затем можно использовать для расчета количества воды в исходной пробе.

Объемное титрование

Объемное титрование основано на тех же принципах, что и кулонометрическое титрование, за исключением того, что раствор анода, указанный выше, теперь используется в качестве раствора титранта. Титрант состоит из спирта (ROH), основания (B), SO2 и известная концентрация I2. Пиридин был использован в качестве основы в этом случае.

Одна родинка я2 расходуется на каждый моль H2О. Реакция титрования протекает, как указано выше, и конечную точку можно определить бипотенциометрическим методом, как описано выше.

Недостатки и преимущества

Популярность метода титрования по Карлу Фишеру (далее именуемого KF) во многом объясняется рядом практических преимуществ, которые он имеет по сравнению с другими методами определения влажности, таких как точность, скорость и селективность.

KF селективен к воде, потому что сама реакция титрования требует воды. Напротив, измерение потери массы при сушке обнаружит потерю любой летучий субстанция. Однако сильная окислительно-восстановительная химия (SO2/Я2) означает, что окислительно-восстановительные компоненты образца могут вступать в реакцию с реагентами. По этой причине KF не подходит для растворов, содержащих, например, диметилсульфоксид.

KF имеет высокую точность и точность, обычно в пределах 1% доступной воды, например 3,00% отображается как 2,97–3,03%. Хотя KF является разрушающим анализом, количество пробы невелико и обычно ограничивается точностью взвешивания. Например, чтобы получить точность 1% с использованием шкалы с типичной точностью 0,2 мг, образец должен содержать 20 мг воды, что, например, составляет 200 мг на образец с 10% воды. За кулонометры диапазон измерения составляет от 1–5 ppm до примерно 5%. Volumetric KF легко измеряет образцы до 100%, но требует непрактично больших количеств образца для аналитов с содержанием воды менее 0,05%.[2] Отклик KF линейный. Таким образом, одноточечной калибровки с использованием калиброванного стандарта с 1% воды достаточно, и калибровочные кривые не требуются.

Требуется небольшая пробоподготовка: жидкую пробу обычно можно ввести непосредственно с помощью шприца. Обычно анализ выполняется в течение минуты. Однако в KF возникает ошибка, называемая дрейф, что является очевидным поступлением воды, которое может затруднить измерение. Стеклянные стенки сосуда адсорбируют воду, и если какая-либо вода просочится в ячейку, медленное выделение воды в раствор для титрования может продолжаться в течение длительного времени. Поэтому перед измерением необходимо тщательно высушить сосуд и выполнить 10–30-минутный «пробный запуск», чтобы рассчитать скорость дрейфа. Затем дрейф вычитается из результата.

KF подходит для измерения жидкостей и, со специальным оборудованием, газов. Основным недостатком твердых веществ является то, что вода должна быть доступной и легко переводиться в раствор метанола. Многие распространенные вещества, особенно такие продукты, как шоколад, выделяют воду медленно и с трудом, что требует дополнительных усилий для надежного приведения общего содержания воды в контакт с реагентами Карла Фишера. Например, в ячейку может быть установлен смеситель с большим усилием сдвига, чтобы разбить образец. KF имеет проблемы с соединениями с сильным связыванием с водой, такими как гидратная вода, например, с хлорид лития, поэтому KF не подходит для специального растворителя LiCl /DMAc.

KF подходит для автоматизации. Как правило, KF проводят с использованием отдельного титратора KF или для объемного титрования ячейку для титрования KF, установленную в титратор общего назначения.

Использование объемного титрования с визуальным определением конечной точки титрования также возможно для окрашенных образцов с помощью спектрофотометрического определения в УФ / видимом диапазоне.[3]

Смотрите также

Литература

  • Определение воды методом титрования по Карлу Фишеру Питер А. Бруттель, Регина Шлинк, Metrohm AG

Рекомендации

  1. ^ Фишер, Карл (1935). "Neues Verfahren zur maßanalytischen Bestimmung des Wassergehaltes von Flüssigkeiten und festen Körpern". Энгью. Chem. 48 (26): 394–396. Дои:10.1002 / ange.19350482605.
  2. ^ «ASTM E203 - 16 Стандартный метод испытания воды с использованием волюметрического титрования по Карлу Фишеру». www.astm.org.
  3. ^ Тавчар, Э., Тюрк, Э., Крефт, С. (2012). Простая модификация метода титрования Карла-Фишера для определения содержания воды в окрашенных образцах. Журнал аналитических методов в химии, Vol. 2012 г., идентификатор статьи 379724.

внешняя ссылка