Miareczkowanie Karla Fischera

Miareczkowanie Karla Fischera – metoda miareczkowania w chemii analitycznej do oznaczania niewielkich ilości wody w próbce. Metoda ta zaliczana jest do akwametrii. W metodzie tej stosuje się miareczkowanie kulometryczne lub wolumetryczne. Metodę opracował w 1935 roku niemiecki chemik Karl Fischer (1901–1958).

Miareczkowanie Karla Fischera.

Miareczkowanie kulometryczneEdytuj

W modelach z diafragmą roztwór anodowy i katodowy oddzielone są od siebie przegrodą ze spieku ceramicznego[1]. W głównej komorze naczynia miareczkowego znajduje się roztwór anodowy z analitem. Roztwór anodowy zawiera alkohol (ROH), zasadę (B), SO2 i I2. Typowymi alkoholami, stosowanymi w tej metodzie, są metanol lub eter etylowy glikolu dietylenowego (EtO(CH2)2O(CH2)2OH), często stosowaną zasadą jest imidazol.

W naczyniu miareczkowym znajduje się mniejsza komora z katodą i katolitem, zanurzona w roztworze anodowym z głównej komory. Jej dno stanowi diafragmę utrudniającą mieszanie się roztworów, dzięki czemu wygenerowane na anodzie cząsteczki jodu nie są redukowane do jodków, lecz reagują z wodą. W roku 1989 wprowadzono do handlu modele bez diafragmy, prostsze w obsłudze, lecz nie nadające się do niektórych zastosowań[1].

Po przyłożeniu do platynowej anody odpowiedniego napięcia w obwodzie zaczyna płynąć prąd. Przepływ prądu powoduje generowanie jodu I2 Przedstawiona poniżej reakcja jest reakcją utlenienia SO2 przez I2. Jeden mol I2 przypada na jeden mol H2O (2 mole elektronów przypada na jeden mol wody).

B·I2 + B·SO2 + B + H2O → 2BH+I + BSO3
BSO3 + ROH → BH+ROSO3

Metodą powszechnie używaną do detekcji punktu końcowego jest metoda bipotencjometryczna. Druga para elektrod platynowych jest zanurzona w roztworze anodowym. W obwodzie detekcyjnym w trakcie miareczkowania pomiędzy elektrodami detekcyjnymi utrzymywany jest stały prąd. Przed punktem równoważnikowym roztwór zawiera I i bardzo małą ilość I2. W punkcie równoważnikowym pojawia się nadmiar I2 co powoduje nagły spadek napięcia. Ilość prądu potrzebną do wygenerowania I2 w celu osiągnięcia punktu końcowego można użyć do obliczenia zawartości wody w próbce.

Miareczkowanie wolumetryczneEdytuj

W miareczkowaniu wolumetrycznym wykorzystywane są te same zasady jak w miareczkowaniu kulometrycznym, z tą jednak różnicą, że wymieniony powyżej roztwór anodowy staje się titrantem. Titrant zawiera alkohol (ROH), zasadę (B), SO2 i I2 o znanym stężeniu.

Jeden mol I2 jest zużywany w trakcie miareczkowania jednego mola H2O. Reakcja chemiczna przebiegająca w trakcie miareczkowania jest dokładnie taka sama jak przedstawiona powyżej. Detekcja punktu końcowego odbywa się również za pomocą metody bipotencjometrycznej.

Zalety analizyEdytuj

Popularność miareczkowania Karla Fischera wynika w znacznej mierze z jego przewagi nad innymi metodami oznaczania wilgoci. Do zalet tej metody należą:

  • Wysoka dokładność i precyzja
  • Selektywność w stosunku do wody
  • Wymagane niewielkie ilości próbki
  • Łatwe przygotowanie próbki
  • Krótki czas trwania analizy
  • Praktycznie nieograniczony zakres pomiarowy (od 1ppm do 100%)
  • Przydatność do badania:
    • Próbek stałych
    • Próbek ciekłych
    • Gazów
  • Brak wpływu ze strony innych substancji lotnych
  • Możliwość automatyzacji

W przeciwieństwie do tej metody, w metodzie oznaczania straty przy suszeniu na wynik oznaczenia wpływa również strata innych substancji lotnych.

PrzypisyEdytuj

  1. a b Good Titration Practice™ in Karl Fischer Titration, Mettler-Toledo, 2011, s. 11–12 [dostęp 2019-06-30] (ang.).

BibliografiaEdytuj

Linki zewnętrzneEdytuj