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Talvez você já tenha passado por uma das seguintes situações no laboratório. Você precisa determinar o teor de água de uma amostra usando Titulação Karl Fischer e você percebe um ou mais destes problemas:
- A amostra não se dissolve no reagente KF. Nenhum solubilizador ajuda, a amostra ainda não está se dissolvendo e os resultados estão longe de ser reproduzíveis.
- A amostra reage com o reagente KF. A titulação não para e não há nenhum ponto final detectado.
- A amostra contamina a célula de titulação e o(s) eletrodo(s). Mesmo que substitua o reagente após cada medição, os resultados obtidos estão fora das especificações.
Existe uma maneira de resolver os problemas mencionados acima. Confie em mim - é fantástico!!
A solução é o método do forno KF ou técnica de extração de gás.
Qual é o método do forno?
O método do forno é um técnica de preparação de amostras usado na titulação Karl Fischer para analisar amostras…
- que não se dissolvem em reagentes KF
- que liberam sua água, mas apenas lentamente
- que só liberam água em temperaturas mais altas
- que sofrem reações colaterais com o reagente KF
- que contaminam a célula de titulação
Para obter mais ajuda, dê uma olhada em nosso perguntas frequentes na titulação Karl Fischer na seção «Manuseio de amostras»:
Perguntas frequentes da Metrohm – Titulação Karl Fischer – «Manuseio de amostras»
O princípio é muito simples.
A amostra é pesada em um frasco headspace e fechado com uma tampa de septo. Quando colocada em um forno, a água evapora e um gás de arraste (geralmente ar ou nitrogênio) seco com um peneira molecular transporta a água liberada para a célula de titulação, onde ocorre a determinação do teor de água. A água é separada da matriz da amostra, evitando reações colaterais e contaminação.
A temperatura do forno é escolhida de acordo com a estabilidade de temperatura da amostra. Isto leva à questão de qual temperatura a amostra deve ser aquecida. Qual é a temperatura ideal do forno?
Encontrando a temperatura ideal do forno
Usar uma temperatura de forno adequada para analisar uma amostra é crucial para obter resultados corretos. A temperatura do forno deve ser tão alto quanto possível, dentro do razoável. Isto garante uma liberação rápida e completa da água e subsequentemente, tempos de titulação curtos. No entanto, você deve evitar escolher uma temperatura muito alta. Decomposição da amostra geralmente leva à formação de substâncias indesejáveis que podem falsificar o teor de água. Portanto, como regra geral, recomendo escolher um temperatura do forno 20 °C abaixo da temperatura de decomposição da amostra.
Mas o que você pode fazer se não tiver ideia de qual temperatura sua amostra deve ser analisada? Sem problemas! Existem várias maneiras de encontrar a temperatura ideal do forno.
Uma possibilidade é pesquisar na literatura. Quanto mais informações sobre a estabilidade da temperatura da amostra você encontrar, melhor será para você. Se você conseguir encontrar uma temperatura de decomposição, isso ajudará imensamente a definir a temperatura ideal do forno. Talvez você tenha sorte e alguém já tenha analisado a mesma amostra; então você também pode encontrar uma temperatura de forno recomendada. Um bom começo é lendo nosso Boletim de Aplicação gratuito abaixo, que lista diversas substâncias.
Determinação automática do teor de água Karl Fischer com o processador de amostras de forno 874
Você está procurando Aplicações em forno de titulação Karl Fischer? Não procure mais – o Localizador de aplicativos Metrohm contém vários aplicativos que você pode baixar gratuitamente. Confira aqui:
Notas de aplicação do forno Karl Fischer
Se a pesquisa bibliográfica não revelar uma temperatura de forno adequada, você mesmo deverá determiná-la. Como isso é feito depende do tipo de instrumento que você está usando.
Alguns instrumentos oferecem a possibilidade de executar o chamado gradiente de temperatura ou rampa de temperatura. A amostra é aquecida a uma taxa constante (por exemplo, 0,5 °C ou 2 °C por minuto) em uma faixa de temperatura definida (por exemplo, 50 a 250 °C). Ao mesmo tempo, a água liberada é determinada. Ao final, o software exibirá uma curva, mostrando a água liberada em função da temperatura. O gráfico a seguir mostra um exemplo dessa curva de gradiente de temperatura.
A linha azul corresponde ao teor de água determinado, enquanto a linha laranja indica o valor da deriva. Uma deriva crescente sinaliza a liberação de água, mas também pode ser um sinal de decomposição, especialmente se a deriva não diminuir mais para um nível baixo. Neste gráfico, o pico de deriva a 50 °C corresponde ao valor em branco e à água livre. Entre 120 e 200 °C, o valor da deriva aumenta novamente, significando que a amostra libera água. Então a deriva diminui e permanece baixa e estável até 250 °C. Não há sinais de decomposição até 250 °C. Como não sabemos o que aconteceria em temperaturas acima de 250 °C, a temperatura ideal do forno para esta amostra é 230 °C (250 °C – 20 °C = 230 °C).
Caso o instrumento utilizado não ofereça a opção de executar um gradiente de temperatura, você pode aumentar manualmente a temperatura e medir a amostra em diferentes temperaturas. Em uma planilha Excel, você pode exibir a curva (água liberada em relação à temperatura). Se houver uma faixa de temperatura em que você veja conteúdos de água reproduzíveis, então você encontrou a temperatura ideal do forno.
Aqui está um exemplo de uma amostra que começou a se decompor em temperaturas acima de 106 °C (frasco de amostra à esquerda) e, portanto, está ficando marrom. Uma temperatura ideal seria, portanto, 85 °C.
Análise de amostras com forno KF – passo a passo
Depois de encontrar a temperatura ideal do forno, a determinação do teor de água na amostra pode começar.
- Primeiro, recomendo executar um preparação do sistema. Isso significa executar uma determinação, mas com um vazio frasco de amostra. Durante esta etapa de preparação, todos os tubos do sistema são purgados com gás de arraste seco e quaisquer vestígios de água são removidos.
- Em seguida, você precisa determinar o valor em branco. Os frascos de amostra e as tampas contêm alguma umidade residual. Com a determinação em branco, é determinada a quantidade de água contida num frasco de amostra vazio. O valor médio de, por exemplo, três valor em branco determinações é então subtraído do teor de água obtido para as amostras.
- Finalmente, você pode analisar as amostras.
Por favor, tenha em mente que o devem ser usados os mesmos parâmetros para a preparação do sistema, a determinação do valor em branco e a determinação da amostra. Isto é importante se você quiser medir um padrão de verificação antes e/ou depois da análise da amostra ou da série de amostras. Se a temperatura ideal do forno para o padrão for diferente daquela para a amostra, recomendo que você determine também um valor em branco para o padrão.
Verificando um sistema de forno
Existem padrões especiais de água sólida disponíveis para verificar o desempenho de um sistema de forno. Esses padrões de água são perfeitos para inspecionar todo o sistema do forno e garantir que a água evaporada chegue à célula de titulação e aí seja determinada. Esses padrões incluem um certificado que indica o teor de água.
Usando o valor certificado, você pode calcular a recuperação ao determinar o teor de água do padrão com o forno. Se o valor de recuperação estiver entre 97–103%, está tudo bem. Contudo, se a recuperação estiver fora deste intervalo, o sistema do forno deverá ser verificado quanto a fugas ou depósitos de água. Pode ser que apenas o peneira molecular precisa ser trocado. Possivelmente, o reagente está esgotado e necessita de ser substituído.
Existem outras razões que explicam valores de recuperação demasiado elevados ou demasiado baixos. A razão deve ser encontrada, pois valores de recuperação incorretos também significam que o teor de água da amostra determinado está errado. Dê uma olhada em nosso grátis Boletim de inscrição abaixo para obter informações detalhadas sobre como solucionar problemas de um sistema de forno.
Determinação automática do teor de água Karl Fischer com o processador de amostras de forno 874
Resumo
O método do forno é uma maneira simples e conveniente de analisar amostras difíceis. As reações colaterais são reduzidas ao mínimo. A célula de titulação e o reagente não estão contaminados com a amostra. Caso você precise analisar uma grande série de amostras, a automação do método do forno é possível. Dê uma olhada no instrumentos disponíveis para o método do forno aqui.
