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Vous avez peut-être déjà été confronté à l'une des situations suivantes en laboratoire. Vous devez déterminer la teneur en eau d'un échantillon à l'aide du titrage Karl Fischer et vous rencontrez un ou plusieurs de ces problèmes :
- L'échantillon ne se dissout pas dans le réactif KF. Aucun solubilisant n'est utile, l'échantillon ne se dissout toujours pas et les résultats sont loin d'être reproductibles.
- L'échantillon réagit avec le réactif KF. Le titrage ne s'arrête pas et aucun point final n'est détecté.
- L'échantillon contamine la cellule de titrage et la ou les électrodes. Même si vous remplacez le réactif après chaque mesure, les résultats obtenus ne sont pas conformes aux spécifications.
Il existe un moyen de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus. Croyez-moi, c'est fantastique !
La solution est la méthode du four KF ou la technique d'extraction de gaz.
Quelle est la méthode du four ?
La méthode du four est une technique de préparation de l'échantillon utilisée dans le titrage Karl Fischer pour analyser des échantillons...
- qui ne se dissolvent pas dans les réactifs KF
- qui libèrent leur eau, mais seulement lentement
- qui ne libèrent leur eau qu'à des températures plus élevées
- qui subissent des réactions secondaires avec le réactif KF
- qui contaminent la cellule de titrage
Pour plus d'aide, consultez notre foire aux questions sur le titrage Karl Fischer dans la section "Manipulation des échantillons" :
Metrohm FAQs – Karl Fischer Titration – «Sample Handling»
Le principe est très simple.
L'échantillon est pesé dans un flacon à espace de tête et fermé par un bouchon à septum. Lorsqu'il est placé dans un four, l'eau s'évapore et un gaz porteur (généralement de l'air ou de l'azote) séché à l'aide d'un tamis moléculaire transporte l'eau libérée dans la cellule de titrage, où la détermination de la teneur en eau a lieu. L'eau est séparée de la matrice de l'échantillon, ce qui évite les réactions secondaires et la contamination.
La température du four est choisie en fonction de la stabilité de la température de l'échantillon. La question se pose donc de savoir à quelle température l'échantillon doit être chauffé. Quelle est la température optimale du four ?
Trouver la température optimale du four
L'utilisation d'une température de four appropriée pour analyser un échantillon est cruciale pour obtenir des résultats corrects. La température du four doit être aussi élevée que possible, dans les limites du raisonnable. Cela garantit une libération rapide et complète de l'eau et, par conséquent, des temps de titrage courts. Cependant, il faut éviter de choisir une température trop élevée. La décomposition de l'échantillon entraîne généralement la formation de substances indésirables qui peuvent fausser la teneur en eau. C'est pourquoi, en règle générale, je recommande de choisir une température de four inférieure de 20 °C à la température de décomposition de l'échantillon.
Mais que faire si vous n'avez aucune idée de la température à laquelle votre échantillon doit être analysé ? Pas de problème ! Il existe plusieurs façons de trouver la température optimale du four.
Une possibilité est de faire des recherches dans la littérature. Plus vous trouverez d'informations sur la stabilité de l'échantillon à la température, mieux vous vous porterez. Si vous parvenez à trouver une température de décomposition, cela vous aidera énormément à définir la température optimale du four. Si vous avez de la chance et que quelqu'un d'autre a déjà analysé le même échantillon, vous pourrez également trouver une température de four recommandée. Un bon début consiste à lire notre bulletin d'application gratuit ci-dessous, qui répertorie plusieurs substances.
Vous cherchez des applications pour le four de titrage Karl Fischer ? Ne cherchez plus - le Metrohm Application Finder contient plusieurs applications que vous pouvez télécharger. Consultez-les ici:
Notes d'application du four Karl Fischer
Si les recherches documentaires ne permettent pas de trouver une température de four appropriée, vous devez la déterminer vous-même. La manière de procéder dépend du type d'instrument utilisé.
Certains instruments offrent la possibilité d'effectuer ce que l'on appelle un gradient de température ou une rampe de température. L'échantillon est chauffé à une vitesse constante (par exemple, 0,5 °C ou 2 °C par minute) dans une plage de température définie (par exemple, 50 à 250 °C). En même temps, l'eau libérée est déterminée. Au final, le logiciel affichera une courbe montrant l'eau libérée en fonction de la température. Le graphique suivant montre un exemple d'une telle courbe de gradient de température.
La ligne bleue correspond à la teneur en eau déterminée, tandis que la ligne orange indique la valeur de la dérive. Une dérive croissante signale la libération d'eau, mais elle peut aussi être un signe de décomposition, surtout si la dérive ne diminue plus jusqu'à un faible niveau. Dans ce graphique, le pic de dérive à 50 °C correspond à la valeur à blanc et à l'eau libre. Entre 120 et 200 °C, la valeur de la dérive augmente à nouveau, ce qui signifie que l'échantillon libère de l'eau. Ensuite, la dérive diminue et reste faible et stable jusqu'à 250 °C. Il n'y a aucun signe de décomposition jusqu'à 250 °C. Comme nous ne savons pas ce qui se passerait à des températures supérieures à 250 °C, la température optimale du four pour cet échantillon est de 230 °C (250 °C - 20 °C = 230 °C).
Si l'instrument que vous utilisez n'offre pas la possibilité d'exécuter un gradient de température, vous pouvez augmenter manuellement la température et mesurer l'échantillon à différentes températures. Dans une feuille de calcul Excel, vous pouvez afficher la courbe (eau libérée en fonction de la température). S'il existe une plage de températures dans laquelle les teneurs en eau sont reproductibles, vous avez trouvé la température optimale du four.
Voici un exemple d'échantillon qui a commencé à se décomposer à des températures supérieures à 106 °C (cuvette de gauche) et qui devient donc brun. La température optimale est donc de 85 °C.
Analyse d'échantillons avec un four KF - étape par étape
Après avoir trouvé la température optimale du four, la détermination de la teneur en eau de l'échantillon peut commencer.
- Tout d'abord, je recommande d'effectuer une préparation du système. Cela signifie que l'on effectue une détermination, mais avec un flacon d'échantillon vide. Au cours de cette étape de préparation, tous les tubes du système sont purgés avec un gaz porteur séché et toute trace d'eau est éliminée.
- Il faut ensuite déterminer la valeur à blanc. Les flacons d'échantillon et les bouchons contiennent une certaine humidité résiduelle. La détermination de la valeur à blanc consiste à déterminer la quantité d'eau contenue dans une fiole d'échantillon vide. La valeur moyenne de trois déterminations de la valeur à blanc, par exemple, est ensuite soustraite de la teneur en eau obtenue pour les échantillons.
- Enfin, vous pouvez analyser les échantillons.
N'oubliez pas que les mêmes paramètres doivent être utilisés pour la préparation du système, la détermination de la valeur à blanc et la détermination de l'échantillon. Ceci est important si vous souhaitez mesurer un étalon de contrôle avant et/ou après l'analyse de l'échantillon ou la série d'échantillons. Si la température optimale du four pour l'étalon est différente de celle de l'échantillon, je vous recommande de déterminer également une valeur à blanc pour l'étalon.
Vérification d'un système de four
Il existe des étalons d'eau solides spéciaux pour vérifier les performances d'un système de four. Ces étalons sont parfaits pour inspecter le système complet du four et pour s'assurer que l'eau évaporée atteint la cellule de titrage et y est déterminée. Ces étalons sont accompagnés d'un certificat indiquant la teneur en eau.
En utilisant la valeur certifiée, vous pouvez calculer la récupération lorsque vous déterminez la teneur en eau de l'étalon à l'aide du four. Si la valeur de récupération se situe entre 97 et 103 %, tout va bien. En revanche, si la récupération se situe en dehors de cette fourchette, il convient de vérifier que le système du four ne présente pas de fuites ou de dépôts d'eau. Il se peut que seul le mtamis moluéculaire doive être remplacé. Il est possible que le réactif soit épuisé et doive être remplacé.
D'autres raisons peuvent expliquer des valeurs de récupération trop élevées ou trop basses. La raison doit être trouvée, car des valeurs de récupération incorrectes signifient également que la teneur en eau de l'échantillon déterminée est erronée. Consultez notre bulletin d'application gratuit ci-dessous pour obtenir des informations détaillées sur le dépannage d'un système d'étuve.
Résumé
La méthode du four est un moyen simple et pratique d'analyser des échantillons difficiles. Les réactions secondaires sont réduites au minimum. La cellule de titrage et le réactif ne sont pas contaminés par l'échantillon. Si vous devez analyser une grande série d'échantillons, l'automatisation de la méthode du four est possible. Consultez ici les instruments disponibles pour la méthode du four.
Vos connaissances à emporter
Webinaires à la demande sur le titrage Karl Fischer
Monographie : Détermination de l'eau par titrage Karl Fischer
