Makaleyi paylaş
Laboratuvarda aşağıdaki durumlardan birini yaşamış olabilirsiniz. Karl Fischer titrasyonunu kullanarak bir numunenin su içeriğini belirlemeniz gerekiyor ve şu sorunlardan bir veya daha fazlasını fark ediyorsunuz:
- Numune KF reaktifinizde çözünmüyor. Hiçbir çözücü yardımcı olmuyor, numune hala çözülmüyor ve sonuçlar tekrar üretilebilir olmaktan çok uzak.
- Numune KF reaktifi ile reaksiyona giriyor. Titrasyon durmuyor ve tespit edilen bir bitiş noktası yok.
- Numune, titrasyon hücresini ve elektrod(ları) kontamine ediyor. Her ölçümden sonra reaktifi değiştirseniz bile, elde edilen sonuçlar spesifikasyonun dışında.
Yukarıda belirtilen sorunları çözmenin bir yolu var, hem de çok kolay ve etkili!
Çözüm, KF Fırın Yöntemi veya gaz diğer adı ile gaz ekstraksiyonu tekniğidir.
Fırın yöntemi nedir?
Fırın yöntemi, numuneleri analiz etmek için Karl Fischer titrasyonunda kullanılan bir numune hazırlama tekniği, olup şu örnek türlerinde kullanılmaktadır...
- KF reaktiflerinde çözünmeyen
- suyunu yavaş bir şekilde serbest bıran
- sadece yüksek sıcaklıklarda sularını serbest bırakan
- KF reaktifi ile yan reaksiyonlara giren
- titrasyon hücresini kirleten
Daha fazla yardım için, Karl Fischer titrasyonu altındaki «Sample Handling» bölümünde yer alan sık sorulan sorularımıza bakın:
Metrohm SSSler – Karl Fischer Titration – «Sample Handling»
Prensip oldukça basittir.
Numune, bir headspace viali içine tartılır ve bir septum kapağıyla kapatılır. Numune KF fırınına yerleştirildiğinde içindeki su buharlaşır ve moleküler elekle kurutulan bir taşıyıcı gaz (genellikle hava veya azot) salınan suyu miktar tayinin gerçekleştirildiği KF titrasyon hücresine taşır. Böylece su, yan reaksiyonlar ve kontaminasyona uğramaksızın numune matrisinden ayrılır.
Fırının sıcaklığı, numunenin sıcaklık stabilitesine göre seçilmektedir. Bu durum, numunenin hangi sıcaklığa ısıtılması gerektiği sorusunu da beraberinde getirmektedir. Optimum fırın sıcaklığı nedir?
Optimum fırın sıcaklığını bulma
Bir numuneyi analiz etmek için uygun bir fırın sıcaklığı kullanmak, doğru sonuçları elde etmek için çok önemlidir. Fırın sıcaklığı makul ölçülerde ve mümkün olduğu kadar yüksek olmalıdır. Bu, suyun hızlı ve eksiksiz bir şekilde serbest bırakılmasını ve ardından kısa titrasyon sürelerini garanti etmektedir. Öte yandan, çok yüksek bir sıcaklık seçmekten de kaçınmalısınız. Numunenin dekompozisyonu genellikle su içeriğini değiştirebilecek istenmeyen maddelerin oluşumuna yol açabilmektedir. Bu nedenle, pratik bir kural olarak, numunenin bozunma sıcaklığının 20 °C altında bir fırın sıcaklığı seçmenizi tavsiye ediyoruz.
Ancak numunenizin hangi sıcaklıkta analiz edilmesi gerektiği konusunda hiçbir fikriniz yoksa ne yapabilirsiniz? Endişelenmeyin! Optimum fırın sıcaklığını bulmanın birkaç yolu vardır.
Bunlardan biri literatürde arama yapmaktır. Numunenin sıcaklık kararlılığı hakkında ne kadar fazla bilgi bulursanız o kadar iyi durumda olursunuz. Bir dekompozisyon sıcaklığı bulabilirseniz, optimum fırın sıcaklığını tanımlamanıza son derece yardımcı olacaktır. Eğer şanslı iseniz benzer başka bir numuneyi zaten analiz etmiş olabilirsiniz; o zaman önerilen bir fırın sıcaklığı da bulabilirsiniz. Birkaç maddenin listelendiği aşağıdaki ücretsiz Uygulama Bültenimizi okumak iyi bir başlangıç olacaktır.
874 Oven Sample Processor ile otomatik Karl Fischer su miktar tespitleri
Karl Fischer titrasyon fırını uygulamalarını mı arıyorsunuz? Başka yere bakmanıza gerek yok – Metrohm Uygulama Bulucu ücretsiz olarak indirebileceğiniz birçok uygulama içermektedir. Onlara buradan göz atın:
Karl Fischer Fırın Uygulama Notları
Literatür araştırması uygun bir fırın sıcaklığı bilgisi elde etmenizi sağlamadıysa, bu durumda optimum sıcaklığı kendiniz belirlemelisiniz. Bunun nasıl yapılacağı, kullandığınız cihazın türüne bağlıdır.
Bazı enstrümanlar size bir sıcaklık gradyanı veya sıcaklık rampası çalıştırma imkanı sunmaktadır. Numune, tanımlanmış bir sıcaklık aralığında (örn. 50 - 250 °C) sabit bir hızla (örn. dakikada 0,5 °C veya 2 °C) ısıtılmaktadır. Bu esnada salınan su miktarı da takip edilmektedir. İşlemin sonunda yazılım, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak salınan suyu gösteren bir eğri görüntülemektedir. Aşağıdaki grafik, böyle bir sıcaklık gradyan eğrisinin bir örneğini göstermektedir.
Mavi çizgi belirlenen su içeriğine karşılık gelirken, turuncu çizgi drift değerini göstermektedir. Artan bir drift, suyun salındığına işaret etmektedir, ancak özellikle drift sonradan düşük bir düzeye inmiyorsa, bu dekompozisyonun da bir işareti olabilir. Bu grafikte, 50 °C'deki drift zirvesi, kör değerine ve serbest suya karşılık gelmektedir. 120 ve 200 °C arasında drift değeri tekrar yükselmekte, yani numune suyunu salmaktadır. Daha sonra sapma azalmakta ve 250 °C'ye kadar düşük ve sabit kalmaktadır. 250 °C'ye kadar bozunma belirtisi yoktur. 250 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ne olacağını bilmediğimiz için bu numune için en uygun fırın sıcaklığı 230 °C'dir (250 °C – 20 °C = 230 °C).
Kullandığınız cihazın bir sıcaklık gradyanı çalıştırma seçeneği sunmaması durumunda, sıcaklığı manuel olarak artırabilir ve numuneyi farklı sıcaklıklarda ölçebilirsiniz. Bir Excel elektronik tablosunda, eğriyi (sıcaklığa karşı salınan su) görüntüleyebilirsiniz. Tekrarlanabilir su içeriği gördüğünüz bir sıcaklık aralığı varsa, optimum fırın sıcaklığını bulmuşsunuz demektir.
Burada, 106 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda (sol numune şişesi) dekompozisyona başlayan ve bu nedenle kahverengiye dönüşen bir numune örneği verilmiştir. Bu nedenle optimum sıcaklık 85 °C olacaktır.
KF fırını ile adım adım numune analizi
Optimum fırın sıcaklığını bulduktan sonra numunede su içeriğini belirleme işlemine başlayabilirsiniz.
- Öncelikle, bir sistem hazırlığı çalıştırmanızı tavsiye ediyoruz. Bu işlem, boş bir numune şişesiyle bir tayin yapılması anlamına gelmektedir. Bu hazırlık aşamasında, sistemdeki tüm borular kurutulmuş taşıyıcı gazla purge edilmekte ve su kalıntıları giderilmektedir.
- Ardından, kör değeri belirlemeniz gerekmektedir. Numune şişeleri ve kapaklar bir miktar kalıntı nem içerebilmektedir. Kör tespiti ile boş bir numune şişesinin içerdiği su miktarı belirlenmektedir. Tipik olarak, üç kör değer belirlemesinin ortalama değeri daha sonra numuneler için elde edilen su içeriğinden çıkarılmaktadır.
- Son olarak, örnekleri analiz edebilirsiniz.
Sistem hazırlığı, kör değer belirleme ve numune belirleme için aynı parametrelerin kullanılması gerektiğini lütfen unutmayın. Numune analizinden veya numune serisinden önce ve/veya sonra bir kontrol standardı ölçmek istiyorsanız bu da önemlidir. Standart için optimum fırın sıcaklığı örneğinkinden farklıysa, standart için de bir kör değer belirlemenizi tavsiye ediyoruz.
Bir fırın sisteminin kontrolü
Bir fırın sisteminin performansını kontrol etmek için özel katı su standartları mevcuttur. Bu su standartları, tüm fırın sistemini incelemek ve buharlaşan suyun titrasyon hücresine ulaştığını ve orada tespiti edildiğini ispatlamak için mükemmeldir. Bu tür standartlar, su içeriğini belirten bir sertifika ile birlikte sunulmaktadır.
Sertifikalı değeri kullanarak, fırın ile standardın su içeriğini belirlerken geri kazanımı hesaplayabilirsiniz. Geri kazanım değeri %97–103 arasındaysa her şey yolunda demektir. Ancak geri kazanım bu aralığın dışındaysa, fırın sisteminde sızıntı veya su birikintileri olup olmadığı kontrol edilmelidir. Belki de sadece moleküler eleğin değiştirilmesi gereklidir, yada muhtemelen reaktifin su tutuma kapasitesi tükenmiş ve değiştirilmesi gerekmektedir.
Geri kazanım değerlerinin çok yüksek veya çok düşük olmasını açıklayan başka nedenler de mevcuttur. Hatalı geri kazanım değerleri, belirlenen numune su içeriğinin de yanlış olduğu anlamına geleceğinden, nedeni mutlaka bulunmalıdır. Bir fırın sisteminde sorun giderme hakkında ayrıntılı bilgi için aşağıdaki ücretsiz Uygulama Bültenimize göz atın.
874 Oven Sample Processor ile otomatik Karl Fischer su miktar tespitleri
Özet
Fırın yöntemi, zor numuneleri analiz etmenin basit ve kullanışlı bir yoludur. Yan reaksiyonlar en aza indirilir. Titrasyon hücresi ve reaktif numune ile kontamine olmaz. Büyük bir numune serisini analiz etmeniz gerektiğinde, fırın yönteminin otomasyonu mümkündür. Fırın yöntemi için mevcut enstrüman çözümlerimize burada göz atabilirsiniz.
Bilgi birikiminiz
Karl Fischer titrasyonu hakkında isteğe bağlı ücretsiz webinarlar
