Titerbestimmung in der Karl-Fischer-Titration

Ohne eine Titerbestimmung werden Sie keine korrekten Ergebnisse erhalten. Das gilt auch für volumetrische Karl-Fischer-Titrationen (KF). In diesem Blogbeitrag werde ich die folgenden Themen behandeln (Klicken Sie, um direkt zu den einzelnen Themen zu springen):

Wenn Sie Informationen zur Titerbestimmung bei potentiometrischen Titrationen suchen, dann lesen Sie bitte unseren Artikel unten.

Was ist bei der Standardisierung des Titriermittels zu beachten?

Warum sollte ich Titerbestimmungen durchführen?

Warum ist eine Titerbestimmung notwendig? Die Antwort ist ganz einfach. Ohne den Titer eines KF-Titriermittels zu kennen, kann der Wassergehalt der Probe nicht korrekt berechnet werden. Bei der Karl-Fischer-Titration gibt der Titer an, wie viele mg Wasser mit einem mL Titriermittel titriert werden können. Daher hat der KF-Titer die Einheit "mg/mL".

Man könnte sagen: "Nun gut, dann bestimmen wir eben den Titer. Das ist nicht allzu viel Arbeit und hinterher kenne ich den Titerwert. Ich muss die Titerbestimmung ja nicht wiederholen."

Ich stimme zwar gerne zu, aber das wäre zu schön und zu einfach. Die Realität sieht leider anders aus. Sie müssen regelmäßig Titer-Bestimmungen durchführen. In verschlossenen Flaschen sind KF-Titriermittel sehr stabil und der Titer ändert sich nicht nennenswert. Sobald Sie die Flasche öffnen, beginnt sich das KF-Titriermittel stark zu verändern. Es gelangt Luft in die Flasche, und wenn man bedenkt, dass 1 Liter Luft mehrere Milligramm Wasser enthält, kann man sich vorstellen, dass diese Feuchtigkeit den Titer beeinflusst. Um zu verhindern, dass feuchte Luft in das Titriermittel eindringt, muss die Flasche nach dem Gebrauch entweder mit dem Originaldeckel fest verschlossen werden, oder sie sollte mit einem Absorberrohr, das mit einem Molekularsieb (0,3 nm Porenweite) gefüllt ist, geschützt werden.

Auch Temperaturänderungen haben Einfluss auf den Titer. Ein Temperaturanstieg des Titriermittels um 1 °C führt aufgrund der Volumenausdehnung zu einem Titerabfall von etwa 0,1 %. Berücksichtigen Sie dies, wenn die Temperatur in Ihrem Labor während des Arbeitstages schwankt.

Vergessen Sie nicht: Wenn Ihr Titriersystem über Nacht angehalten wird, wird das Reagenz in den Röhrchen und im Zylinder durch Luftfeuchte verändert und sein Titer ist nicht mehr mit dem Titer des Titriermittel in der Flasche vergleichbar. Daher empfehle ich, vor der ersten Titration einen Vorbereitungsschritt durchzuführen, um alle Röhrchen zu spülen.

Wie oft sollte ich eine Titerbestimmungen durchführen?

Diese Frage wird häufig gestellt, und leider gibt es keine einfache Antwort darauf. Mit anderen Worten: Ich kann kein festes Intervall für Titerbestimmungen empfehlen. Die Häufigkeit hängt von verschiedenen Faktoren ab:

die Art des Reagenzes (Zweikomponententitriermittel sind stabiler als Einkomponententitriermittel)
von der Dichtigkeit der Dichtungen zwischen Titriergefäß und Titriermittelflasche
wie genau der Wassergehalt in der Probe bestimmt werden muss

Am Anfang würde ich empfehlen, täglich eine Titerbestimmung durchzuführen. Nach ein paar Tagen wird sich zeigen, ob der Titer stabil bleibt oder abnimmt. Dann können Sie entscheiden, ob Sie die Abstände zwischen den einzelnen Titer-Bestimmungen anpassen wollen.

Welche Geräte benötige ich für eine Titerbestimmung?

Sie benötigen einen voll ausgestatteten Titrator für die volumetrische KF-Titration sowie die KF-Reagenzien (Titriermittel und Lösungsmittel).

Eine weitere Voraussetzung für genaue Titerbestimmungen ist eine analytische Waage mit einer Mindestauflösung von 0,1 mg.

Nicht zuletzt benötigen Sie einen Standard mit einer bekannten Menge Wasser und einige Hilfsmittel, um den Standard in das Titrationsgefäß zu geben.

Diese Tools werden im nächsten Abschnitt besprochen.

So führen Sie eine Titerbestimmung durch

Für Titerbestimmungen stehen drei verschiedene Wasserstandards zur Verfügung. Es gibt sowohl flüssige als auch feste Standards, die von verschiedenen Reagenzienlieferanten angeboten werden. Die dritte Möglichkeit ist in jedem Labor vorhanden: destilliertes Wasser. Im Folgenden werden wir die individuelle Handhabung dieser drei Standards näher beleuchten. Zur Bestimmung geeigneter Probengrößen können Sie unser kostenloses Application Bulletin herunterladen.

Titerbestimmung bei der volumetrischen Karl-Fischer-Titration

1. Flüssigwasserstandard

Für die Zugabe eines Flüssigwasserstandards benötigen Sie eine Spritze und eine Nadel.

Es gibt zwei Möglichkeiten, flüssigen Standard zuzugeben. Die eine ist, ihn mit der Nadelspitze über der Reagenzienoberfläche zu injizieren. In diesem Fall muss der letzte Tropfen in die Spritze zurückgesaugt werden. Andernfalls würde er am Septum abgestreif. Er würde somit zwar in die Einwaage einbezogen werden, aber der Wassergehalt im Tropfen würde nicht mittitriert werden. Dies würde unweigerlich zu falschen Ergebnissen führen.

Wenn die Nadel lang genug ist, können Sie die Spitze während der Standardaddition in das Reagenz eintauchen. In diesem Fall gibt es keinen letzten Tropfen, der berücksichtigt werden muss, und Sie können die Nadel ohne zusätzlichen Ansaugschritt aus dem Titrationsgefäß ziehen.

Schritt für Schritt – So führen Sie eine Titerbestimmung durch:

Öffnen Sie die Ampulle mit dem Standard wie vom Hersteller empfohlen.
Etwa 1 ml des Standards in die Spritze aufsaugen.
Entfernen Sie die Nadelspitze aus der Flüssigkeit und ziehen Sie den Kolben bis zum maximalen Volumen zurück. Schwenken Sie die Spritze, um sie mit Standardlösung zu spülen. Anschließend 1 ml Standard in den Abfall werfen.
Den restlichen Inhalt der Ampulle in die Nadel aufsaugen.
Entfernen Sie überschüssige Flüssigkeit an der Außenseite der Nadel mit einem Papiertuch.
Legen Sie die Spritze mit der Nadel auf eine Waage und tarieren Sie die Waage.
Starten Sie dann die Bestimmung und injizieren Sie eine geeignete Menge Standard durch das Septum in das Titriergefäß. Bitte achten Sie darauf, dass der Standard in das Reagenz injiziert wird und nicht an die Elektrode oder der Wand des Titriergefäßes. Dies führt zu nicht reproduzierbaren Ergebnissen.
Nach der Injektion des Standards legen Sie die Spritze erneut auf die Waage.
Geben Sie das abgelesene Probengewicht in die Software ein.

2. Fester Wasserstandard

Es ist nicht möglich, den festen Wasserstandard mit einer Spritze zuzugeben. Hierfür werden andere Hilfsmittel benötigt. Hier werden beispielhaft ein Wägeschiffchen und der Metrohm OMNIS-Löffel für Paste gezeigt.

Setzen Sie das Wägeschiffchen auf die Waage und tarieren Sie die Waage. Wiegen Sie eine entsprechende Menge des festen Standards ein und tarieren Sie die Waage erneut. Starten Sie die Titration, entfernen Sie schnell den Stopfen mit Septum, fügen Sie den festen Standard hinzu und setzen Sie den Stopfen schnell wieder ein.

Achten Sie bei der Zugabe des Standards darauf, dass kein Standard an der Elektrode oder an den Wänden des Titriergefäßes kleben bleibt. Sollte dies der Fall sein, schwenken Sie das Titriergefäß leicht, um den Standard abzuwaschen.

Nach der Zugabe des Standards setzen Sie das Wägeschiffchen wieder auf die Waage und geben das Probengewicht in die Software ein.

3. Reines Wasser

Reines Wasser kann entweder nach Gewicht oder nach Volumen in das Titriergefäß gegeben werden.

Für eine Titerbestimmung mit reinem Wasser werden nur wenige Tropfen benötigt. Solch kleine Volumen kann man nur schwierig hinreichend genau zugeben. Die Ergebnisse hängen stark vom Benutzer ab. Außerdem benötigen Sie eine Analysenwaage, die einige Milligramm präzise anzeigen kann. Ich persönlich bevorzuge die Verwendung von Wasserstandards aufgrund der viel höheren erreichbaren Einwaagepräzision und rate Ihnen dazu, diese auch zu verwenden.

Nach Gewicht:

Füllen Sie eine kleine Spritze (~1 mL) mit Wasser. Aufgrund der sehr geringen Mengen an reinem Wasser, die für die Titerbestimmung hinzugefügt werden, empfehle ich die Verwendung einer sehr dünnen Nadel, um kleine Mengen genauer zu dosieren. Nachdem Sie die Spritze gefüllt haben, setzen Sie sie auf eine Waage und tarieren sie. Starten Sie dann die Titration und injizieren Sie eine entsprechende Menge Wasser durch das Septum in das Titriergefäß. Saugen Sie den letzten Tropfen zurück in die Spritze. Entfernen Sie die Nadel, setzen Sie die Spritze wieder auf die Waage und geben Sie das Probengewicht in die Software ein.

Nach Volumen:

Füllen Sie eine Mikroliterspritze mit einer entsprechenden Menge Wasser. Achten Sie darauf, dass sich keine Luftblasen in der Spritze befinden, da diese das Ergebnis verfälschen würden. Beginnen Sie die Titration und injizieren Sie den Spritzeninhalt durch das Septum in das Titrationsgefäß. Geben Sie die zugegebene Probenmenge im Eingabefeld des Gerätes oder in der Software ein.

Akzeptable Ergebnisse

Bei Schulungen werde ich oft gefragt, ob das erzielte Ergebnis akzeptabel ist. Ich empfehle die Durchführung einer dreifachen Titerbestimmung. Im Idealfall ist die relative Standardabweichung dieser drei Bestimmungen kleiner als 0,3 %.

Wie lange ist das Reagenz verwendbar?

Solange Sie regelmäßig Titerbestimmungen durchführen, wird die Titerveränderung bei der Berechnung berücksichtigt, und die Ergebnisse sind korrekt. Denken Sie daran: Je niedriger der Titer, desto größer ist das für die Bestimmung benötigte Volumen.

Fazit

Ich hoffe, ich konnte Sie davon überzeugen, dass die Titerbestimmung unerlässlich ist, um korrekte Ergebnisse bei der volumetrischen Karl-Fischer-Titration zu erhalten, und dass sie gar nicht so schwierig durchzuführen ist.

Falls Sie noch unbeantwortete Fragen haben, laden Sie bitte unser Application Bulletin herunter, um weitere Informationen, Tipps und Tricks zur Durchführung der Titerbestimmung zu erhalten.

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