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Haben Sie sich jemals gefragt, warum Sie eine Elektrode für die Endpunktbestimmung bei der Karl-Fischer-Titration (KF) benötigen? Theoretisch könnte der Endpunkt einer Karl-Fischer-Titration anhand der Farbänderung des Reagenzes bestimmt werden. Wenn jedoch Genauigkeit und Reproduzierbarkeit wichtig sind, ist die Endpunktbestimmung mit einer Doppelte Pt-Elektrode eine viel bessere Wahl.
Da die Indikatorelektrode den Endpunkt detektiert, kann man sich vorstellen, dass die Ergebnisse stark vom Zustand der Elektrode abhängen. Bei der Coulometrie wird eine zusätzliche Elektrode (Generatorelektrode) zur Erzeugung des für die Titration benötigten Jods verwendet. Beide Elektrodenarten (d.h. Indikator- und Generatorelektrode) müssen in gutem Zustand gehalten werden, um korrekte Ergebnisse zu gewährleisten. Es versteht sich von selbst, dass Reinigung, Lagerung, Wartung und Kontrolle der KF-Elektroden wichtige Faktoren für den Erfolg sind. In diesem Blogbeitrag werden diese Themen näher beleuchtet.
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Haben Sie unsere Serie über häufig gestellte Fragen zur Karl-Fischer-Titration gesehen? Hier finden Sie sie!
Reinigung
Indikatorelektrode
Doppel-Pt-Draht- oder Doppel-Pt-Ring-Elektroden lassen sich leicht mit einem scheuernden Reinigungsmittel wie Aluminiumoxidpulver oder Zahnpasta reinigen. Spülen Sie die Elektrode nach der Reinigung gut mit Wasser ab und lassen Sie sie trocknen, bevor Sie sie in eine Titrierzelle einbauen. Weitere Tipps und Tricks zur richtigen Reinigung von Indikatorelektroden für die Karl-Fischer-Titration finden Sie in unserem Video unten.
Achten Sie besonders darauf, die Pt-Stifte der Doppel-Pt-Drahtelektrode nicht zu verbiegen. Das Verbiegen der Stifte kann zu kleinen Rissen im Glaskörper der Elektrode führen. Mit der Zeit kann Reagenz in die Elektrode fließen und zu Korrosion (Kurzschluss) führen. Wenn dies geschieht, ist die Elektrode nicht mehr zu reparieren und muss ersetzt werden. Alternativ kann auch eine Doppelte Pt-Ring-Elektrode verwendet werden. Probleme mit verbogenen Stiften gehören dann der Vergangenheit an.
Generatorelektroden ohne Diaphragma werden mit Wasser oder, wenn die Verunreinigung nicht wasserlöslich ist, mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel abgespült. Wenn die Anode oder die Kathode der Generatorelektrode Verfärbungen oder Ablagerungen aufweist, die sich durch Spülen nicht entfernen lassen, kann die Elektrode mit konzentrierter Salpetersäure (65%) gereinigt werden. Beachten Sie, dass Salpetersäure ein starkes Oxidationsmittel ist und entsprechend den einschlägigen Sicherheitsvorschriften und -anweisungen vorsichtig gehandhabt werden muss. Denken Sie daran, zuerst die grüne Schutzkappe auf den Stecker zu setzen, um Korrosion am Schraubkopf durch Salpetersäuredämpfe zu vermeiden. Spülen Sie die Elektrode anschließend mit Wasser und schließlich mit Methanol ab.
2. Mit Diaphragma
Um salzartige Rückstände zu entfernen, kann die Generatorelektrode mit Diaphragma mit Wasser abgespült werden. Ölige Verunreinigungen können mit einem organischen Lösungsmittel (z.B. Hexan) abgespült werden. Klebrige Rückstände auf dem Diaphragma können auf folgende Weise entfernt werden:
- Stecken Sie die grüne Schutzkappe auf den Stecker der Elektrode.
- Stellen Sie die Generatorelektrode senkrecht z. B. in einen Erlenmeyerkolben und geben Sie einige Milliliter konzentrierte Salpetersäure (65 %) in den Innenraum (Kathodenraum). Es dürfen keine Alkohol- oder Lösemittelreste in der Elektrode oder dem Kolben sein! Lassen Sie die Säure durch das Diaphragma fließen.
- Füllen Sie den Kathodenraum mit Wasser und lassen Sie es durch das Diaphragma fließen, um die Salpetersäure zu entfernen. Wiederholen Sie diesen Schritt zwei- oder dreimal. Ob ein weiterer Spülschritt erforderlich ist, lässt sich leicht feststellen, indem man den pH-Wert an der Austrittstelle am Diaphragma mit pH-Anzeigepapier überprüft. Es sollte keine saure Reaktion mehr erkennbar sein.
- Füllen Sie abschließend die Kathodenkammer mit Methanol und lassen Sie es abfließen. Danach muß das Diaphragma vorsichtig getrocknet werden, z.B. bei max. 50°C im Trockenschrank.
Nun ist die Generatorelektrode wieder wie neu und bereit für den Einsatz in einer Titrierzelle.
Wartung
Mit Ausnahme der Generatorelektrode mit Diaphragma sind die KF-Elektroden wartungsfrei. Der in der Generatorelektrode mit Diaphragma eingefüllte Katholyt kann sich jedoch mit der Zeit zersetzen oder Wasser aufnehmen. Um eine Beeinflussung der Ergebnisse durch Zersetzungsprodukte zu vermeiden, sollte der Katholyt regelmäßig gemäß den Empfehlungen des Herstellers ausgetauscht werden, z.B. einmal pro Woche. Bei Nichtbeachten dauerhafter Driftanstieg bis zur Unbrauchbarkeit!
Lagerung
Im Gegensatz zu pH-Elektroden enthalten KF-Elektroden keine Glasmembran, die möglicherweise austrocknen könnte. Daher ist keine spezielle Lösung erforderlich, in der KF-Elektroden aufbewahrt werden müssen. Wenn Sie die Elektroden häufig verwenden, empfiehlt es sich, die Elektroden in der Titrierzelle montiert und in das KF-Reagenz eingetaucht zu lassen. Alternativ können alle KF-Elektroden (Indikator- und Generatorelektroden) auch trocken gelagert werden.
Worauf Sie achten sollten
Es wird empfohlen, den gesamten Titrationsaufbau und nicht nur die Elektrode(n) zu überprüfen.
Volumetrie
Führen Sie eine dreifache Titerbestimmung entweder mit einem flüssigen oder einem festen, für die Volumetrie geeigneten Wasserstandard durch und berechnen Sie den Mittelwert des Titers. Bestimmen Sie anschließend den Wassergehalt eines Wasserstandards (ebenfalls durch Dreifachbestimmung). Achten Sie darauf, dass Sie nicht den gleichen Standard wie bei der Titerbestimmung verwenden, sondern eine andere Charge des Standards oder sogar einen ganz anderen Standard. Berechnen Sie den Wassergehalt und vergleichen Sie ihn mit dem zertifizierten Wassergehalt des Standards.
Wenn die Wiederfindung im Bereich von 97-103 % liegt, funktioniert das Titrationssystem (einschließlich der Elektrode) einwandfrei. Liegen die Werte außerhalb dieses Bereichs, bedeutet dies, dass mit dem Titrationssystem oder dem Bestimmungsverfahren etwas nicht stimmt. Auch die Ergebnisse der Probenanalyse würden höchstwahrscheinlich vom tatsächlichen Wassergehalt abweichen. Daher ist es wichtig, den Grund für zu hohe oder zu niedrige Werte zu finden. Manchmal ist der Grund für Abweichungen nur eine Luftblase im Dosierzylinder oder ein erschöpftes Molekularsieb. Sollten Sie die Ursache jedoch nicht finden, zögern Sie nicht, sich an Ihre lokale Metrohm-Vertretung zu wenden.
Coulometrie
Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit coulometrischer Titrationssysteme stehen Wasserstandards mit geringeren Wassergehalten (0,1%) zur Verfügung. Führen Sie eine Wassergehaltsbestimmung in dreifacher Ausführung mit einem solchen Standard durch. Berechnen Sie die Wiederfindung mit den erhaltenen Ergebnissen und dem zertifizierten Wassergehalt des Standards.
Ein Wiederfindungswert im Bereich von 97-103 % bedeutet, dass mit dem System alles in Ordnung ist und die Elektroden wie erwartet funktionieren. Wie bei der Volumetrie ist es auch bei der Coulometrie wichtig, den Grund für abweichende Wiederfindungswerte zu finden. Stellen Sie sicher, dass Sie das Problem finden und beseitigen, um korrekte Ergebnisse für Ihre Proben zu erhalten.
Was Sie vermeiden sollten
- Verwenden Sie zur Reinigung von KF-Elektroden oder KF-Zubehör keine Lösungsmittel, die Ketone oder Aldehyde enthalten (z. B. denaturiertes Ethanol).
- Behandeln Sie KF-Elektroden nicht in einem Ultraschallbad. Dies könnte die Elektrode zerstören.
- Verwenden Sie zum Trocknen eine maximale Temperatur von 50 °C. Höhere Temperaturen könnten die Elektrode beschädigen.
- Die Pt-Stifte der Doppel-Pt-Drahtelektrode dürfen nicht verbogen werden.
Zusammenfassung
Wie Sie sehen, ist es eigentlich sehr einfach, Ihre KF-Elektroden in gutem Zustand zu halten. Eine regelmäßige Reinigung hilft, fehlerhafte Ergebnisse zu vermeiden und sorgt dafür, dass Ihre Karl-Fischer-Elektroden lange funktionieren.
