Поделиться статьей
Возможно, у Вас возникал вопрос, использовать ли для анализа пробы волюметрическое или кулонометрическое титрование. В этой статье блога мы объясняем наиболее важные факторы, которые следует учитывать при выборе оптимального метода титрования по Карлу Фишеру. Для начала обсуждается главное отличие волюметрии от кулонометрии: способ «добавление» йода.
Волюмометрия
Как следует из названия, объемы имеют решающее значение при волюмометрическом титровании по КФ. Почему так?
Содержание воды в титруемой пробе рассчитывают исходя из общего израсходованного объема титранта до конечной точки . Для этого требуется высокоточное и воспроизводимое дозирование.
Титраторы Metrohm обеспечивают от 10 000 до 100 000 шагов на объем бюретки — более чем достаточно, чтобы гарантировать высокоточно дозированные объемы.
Кулонометрия
В Кулонометрии вместо бюретки и титранта для получения йода используют электрический ток. Для достижения конечной точки титрования ток высвобождает необходимое количество йода из йодидсодержащего реагента. Одна молекула воды потребляет одну молекулу йода. Это позволяет рассчитать содержание воды, используя произведение времени титрования и тока, необходимых для достижения конечной точки.
Волюмометрия или кулонометрия? Вот в чем вопрос.
Теперь, когда основное различие между этими двумя методами объяснено, необходимо принять решение о том, использовать ли волюмометр или кулонометр. Как уже было сказано, существуют различные критерии, которые следует учитывать.
Чтобы перейти непосредственно к разделу, кликните на ссылку:
Содержание воды в пробе
Как правило, объемное КФ титрование используют для титрования образцов с более высоким содержанием воды в диапазоне от 0,1% до 100%. С другой стороны, кулонометрию используется для определения содержания воды от 0,001% до 1%.
Образцы с очень высоким содержанием воды можно разбавить подходящим растворителем. Следите за тем, чтобы используемый растворитель не вступал в реакцию с реагентами Карла Фишера.
При разбавлении проб содержание воды в используемом растворителе необходимо определять отдельно. Полученное холостое значение вычитают из результата анализа пробы.
Агрегатное состояние образца
При выборе между кулонометрическим и волюмометрическим титрованием следует учитывать агрегатное состояние образца. Это жидкость, твердое вещество или газ?
В целом можно сказать следующее:
Волюмометрия
Подходит для определения содержания воды от 0,1 до 100%.
- Ячейкудля титрования можно открывать на короткое время
- Возможно прямое добавление паст и твердых образцов
- Атмосферная влага может повлиять на результаты
Кулонометрия
Подходит для определения содержания воды от 0,001 до 1%.
- Никогда не открывайте ячейку титрования
- Образец необходимо добавлять с помощью шприца
- Твердые вещества или пасты должны быть растворены перед добавлением образца
Метод печи — еще один вариант анализа твердых веществ и паст с помощью KFC. Вместо растворения этих образцов можно использовать этот метод.
Как правило, нет необходимости открывать титрационную ячейку для добавления жидкостей или газообразных проб. Поэтому в зависимости от содержания воды для определения содержания воды в таких пробах подходят как волюметрический, так и кулонометрический методы.
Образец не растворяется
Какой метод следует выбрать, если проба не растворяется в реагенте? Полное растворение необходимо для получения правильных результатов. Обычно, если проба растворяется не полностью, это означает, что не вся вода, содержащаяся в пробе, оттитрована.
Повышенные температуры могут помочь улучшить растворимость образца. Использование титр-ячейки с термостатируемой рубашкой — хороший вариант, позволяющий избежать проблем с растворимостью при волюметрических и кулонометрических исследованиях.
Другой подход – гомогенизация. Гомогенизатор можно использовать для гомогенизации образца непосредственно в ячейке для волюмометрического титрования. При этом он также перемешивает содержимое ячейки во время титрования, устраняя необходимость в магнитной мешалке.
Гомогенизация очень удобна для объемного титрования по Карлу Фишеру. Поскольку кулонометрическая ячейка для титрования должна быть плотно закрыта, установка гомогенизатора непосредственно в ячейку для титрования невозможна. Вместо этого гомогенизация проводится во внешнем контейнере, что увеличивает риск изменения содержания влаги в образце во время его приготовления.
Другой возможностью является использование так называемых солюбилизаторов. К реагентам можно добавить подходящие растворители (например, хлороформ, ксилол и т. д.), чтобы растворить образец.
Эти три варианта также можно комбинировать друг с другом.
Наконец, существует метод, работающий без растворения образца. Это метод печи, и его можно использовать как с волюметрическим, так и с кулонометрическим титратором Карла Фишера. Прочтите нашу соответствующую публикацию в блоге для получения дополнительной информации о методе печи Карла Фишера.
Образец вызывает побочные реакции
Кетоны и альдегиды вступают в побочную реакцию со спиртом (в большинстве случаев с метанолом), который входит в состав почти всех реагентов Карла Фишера. Побочная реакция приводит к образованию воды и, следовательно, к неверным результатам. Производители реагентов предлагают волюмометрические и кулонометрические реагенты КФ, подавляющие эту побочную реакцию.
Существуют и другие типы образцов, которые вызывают побочные реакции. К сожалению, на рынке нет специальных реагентов, способных подавить все возможные побочные реакции. Поэтому не существует общего правила или рекомендации относительно того, какой метод КФ титрования является оптимальным в данной ситуации. Это решение сильно зависит от образца и любых побочных реакций, вызванных им.
Заключение
Чтобы определить количество воды в образце и получить точные результаты, важно выбрать оптимальный метод титрования по Карлу Фишеру. Для некоторых образцов очевидно, какой метод лучше, тогда как для других выбор оказывается более сложным. Учет упомянутых критериев поможет пользователю сделать выбор между волюмометрией и кулонометрией.
Больше информации на эту тему:
Monograph: Water determination by Karl Fischer Titration
Application Bulletin: Utilization of the Polytron PT 1300 D (Metrohm version)
Water content determination in ketones using Hydranal™ NEXTGEN FA reagents
При титровании по Карлу Фишеру (КФ) кетоны могут привести к неточным результатам из-за побочной реакции со спиртовым компонентом реагентов, что приводит к увеличению содержания воды. Этот эффект особенно выражен при кулонометрическом титровании КФ. Новые реагенты Hydranal™ NEXTGEN FA от Honeywell устраняют этот эффект. Метансульфоновая кислота в этих реагентах служит стабилизатором, подавляя реакцию Бунзена и поддерживая стехиометрию 1:1 между водой и йодом. Это нововведение позволяет быстро и надежно определять содержание воды в кетонах. По сравнению с другими реагентами KF для кетонов, реагенты Honeywell Hydranal™ NEXTGEN FA демонстрируют значительно лучшее подавление побочных реакций.
