Karl Fischer -titreringen är en klassisk titreringsmetod inom analytisk kemi som används för att avgöra om det finns en liten mängd vatten i provet som analyseras. Metoden utvecklades 1935 av den tyske kemisten Karl Fischer.
För närvarande används två versioner av metoden: coulometrisk och volumetrisk (volumetrisk).
Huvuddelen av titreringscellen är fylld med en anodlösning, i vilken ett prov av analyten placeras. Anodlösningen ([www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4776.html Fishers reagens]) består av alkohol (ROH), bas (B), svaveloxid (SO 2 ) och jod (I 2 ). Alkoholen är vanligtvis metanol eller dietylenglykolmonoetyleter och basen är imidazol eller pyridin .
Titreringscellen inkluderar även en katoddel med en katodlösning (mindre volym) nedsänkt i anodlösningen. Dessa två zoner är åtskilda av ett jonpermeabelt membran. Titrering utförs med jod I 2 , som bildas i lösning på en platinaanod när en elektrisk ström passerar genom den. I närvaro av vatten oxiderar jod SO 2 , medan en mol I 2 interagerar med 1 mol H 2 O. Med andra ord reagerar 2 mol elektroner med 1 mol vatten:
B I2 + B SO2 + B + H2O → 2BH + I - + BSO3 BSO3 + ROH → BH + ROSO3-Ekvivalenspunkten bestäms som regel av den bipotentiometriska metoden. Ett par kontrollplatinaelektroder är nedsänkta i anodlösningen, mellan vilka en likström startas. Nära ekvivalenspunkten innehåller lösningen mestadels I − och lite I 2 . Ett överskott av I2 uppträder vid ekvivalenspunkten , vilket leder till ett kraftigt spänningsfall mellan styrelektroderna och fungerar som en signal för slutet av titreringen.
Den totala laddningen som spenderas på frigörandet av jod är proportionell mot vattenhalten i provet. Metoden används främst för exakt bestämning av små mängder vatten.
I en volymetrisk Fischer-titrering tillsätts en titrering som innehåller jod från en byrett till lösningen som ska titreras. Denna process faller under det välbekanta begreppet titrering (titrering är den gradvisa tillsatsen av en titrering till en titrerad lösning tills en ekvivalenspunkt uppnås), så det kallas ibland klassisk CF-titrering.
Denna typ av vattenbestämning används mest i analytiska laboratorier, eftersom den fungerar inom ett brett intervall från 0,1 % till 100 %.
På den ryska marknaden representeras volymetriska Karl Fischer titratorer av modeller:
Volumetrisk titrering reduceras till tillsats av en jodhaltig titrering. Reaktionen av jod med vatten kräver också en alkohol (eller motsvarande) och en organisk bas, som kan finnas både i titreringsmedlet och i reagenset för titreringscellen.
Beroende på sammansättningen är Fishers reagens enkomponent och tvåkomponent.
Enkomponent Fishers reagens (titrant) innehåller alla reaktanter: jod, imidazol, alkohol, svaveldioxid. I detta fall behövs endast reaktionsmediet i titreringscellen: alkohol, kloroform, etc.
I Fischer tvåkomponentsreagens är reaktanterna fördelningen mellan titranten och lösningsmedlet. Det första reagenset (titrant) är en alkohollösning av jod och det andra (lösningsmedel) är en alkohollösning av SO 2 med imidazol eller pyridin.
De mest använda reagensen är Honeywell, under varumärket Hydranal och Merck varumärke Aquastar. På marknaden finns också inhemska Karl Fischer-reagenser av anständig kvalitet.
Enkomponents Fisher-reagenser är inte stabila och titern kan ändras med 0,5 mg under ett års förvaring i en förseglad flaska. Tvåkomponents Fischer-reagens är stabila under lagring och ger en hög titreringshastighet på grund av överskottet av SO 2 -halten i lösningsmedlet.
Karl Fischer titranter finns i titrar på 1, 2 och 5 mg vatten per 1 ml titrering.
Med tiden kan koncentrationen av titranten ändras, eftersom jodet som finns i det inte är stabilt under påverkan av ljus, titranten absorberar fukt från atmosfären och reagerar på temperaturförändringar. Enligt ISO 760 leder en temperaturökning på 1 °C till en minskning av jodkoncentrationen med 0,1 %.
GLP rekommenderar att standardisera titranten var 4:e timme under drift, men om det inte sker några förändringar i temperatur och luftfuktighet under dagen räcker det att standardisera titranten varje dag innan arbetet påbörjas. För att göra detta, använd standardlösningar av vatten eller natriumtartratdihydrat.
Om natriumtartratdihydrat används som standard, efter att ha tillsatt pulvret till titreringscellen, är det nödvändigt att vänta på dess fullständiga upplösning, vanligtvis tar det 2-3 minuter (lösningen blir transparent). Annars kommer felaktiga resultat att erhållas vid titrering av en grumlig lösning.
Populariteten för Karl Fischer-titrering beror till stor del på ett antal praktiska fördelar som den har jämfört med andra fuktbestämningsmetoder, inklusive:
Den viktigaste fördelen med Karl Fischer-titreringarna jämfört med termiska titreringar (viktförlust vid antändning) är dess specificitet för vatten. Tändningsförlust visar det totala innehållet av alla flyktiga komponenter.
För båda analysalternativen har automatiska titratorer utvecklats.