Titolazione Karl Fischer: quando utilizzare la volumetria o la coulometria
11 dic 2023
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Potresti esserti chiesto se utilizzare la titolazione volumetrica o coulometrica per analizzare un campione. Questo articolo del blog spiega i fattori più importanti da considerare per scegliere la tecnica di titolazione Karl Fischer ottimale. Per cominciare viene discussa la differenza principale tra volumetria e coulometria: l'«aggiunta» dello iodio.
Volumetria
Come suggerisce il nome, i volumi sono cruciali nella titolazione volumetrica KF. Perché?
Il contenuto di acqua del campione titolato viene calcolato in base al volume totale dosato del titolante fino al punto finale. Ciò richiede un dosaggio accurato e riproducibile.
I titolatori Metrohm offrono tra 10.000 e 100.000 impulsi per volume della buretta, più che sufficienti per garantire volumi dosati accuratamente.
Coulometria
Nella coulometria, invece di una buretta e un titolante, viene utilizzata una corrente elettrica per generare lo iodio. Per raggiungere il punto finale della titolazione, la corrente rilascia la quantità necessaria di iodio dal reagente contenente ioduro. Una molecola di acqua consuma una molecola di iodio. Ciò consente il calcolo del contenuto di acqua utilizzando il prodotto del tempo di titolazione e della corrente necessaria per raggiungere il punto finale.
Volumetria o coulometria? Questa è la domanda
Ora che è stata spiegata la differenza principale tra le due tecniche, bisogna decidere se utilizzare un titolatore volumetrico o un coulometro. Come accennato, ci sono vari criteri da considerare.
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Contenuto di acqua del campione
Generalmente, la titolazione volumetrica KF viene utilizzata per titolare campioni con un contenuto di acqua maggiore compreso tra 0,1% e 100%. La coulometria viene invece utilizzata per determinare il contenuto di acqua compreso tra lo 0,001% e l'1%.
I campioni con un contenuto di acqua molto elevato possono essere diluiti con un solvente adatto. Fai attenzione che il solvente utilizzato non reagisca con i reagenti Karl Fischer.
Quando si diluiscono i campioni, il contenuto di acqua del solvente utilizzato deve essere determinato separatamente. Il valore del bianco ottenuto viene sottratto dal risultato della determinazione del campione.
Consistenza del campione
La consistenza del campione deve essere considerata quando si sceglie tra titolazione coulometrica e titolazione volumetrica. È liquido, solido o è un gas?
In generale si può dire quanto segue:
Volumetria
Adatto per determinare il contenuto di acqua dallo 0,1 al 100%.
- Il recipiente di titolazione può essere aperto per brevi periodi di tempo
- È possibile l'aggiunta diretta di paste e campioni solidi
- L'umidità atmosferica può influenzare i risultati
Coulometria
Adatto per determinare il contenuto di acqua dallo 0,001 all'1%.
- Non aprire mai la cella di titolazione
- Il campione deve essere aggiunto utilizzando una siringa
- I solidi o le paste devono essere sciolti prima dell'aggiunta del campione
Il metodo del fornetto è un'altra opzione per analizzare solidi e paste con KFC. Invece di sciogliere questi campioni, è possibile utilizzare questo metodo.
In generale, non è necessario aprire la cella di titolazione per aggiungere campioni liquidi o gassosi. Pertanto, a seconda del contenuto di acqua, sia la volumetria che la coulometria sono adatte per la determinazione del contenuto di acqua in tali campioni.
Il campione non si dissolve
Quale tecnica scegliere nel caso in cui il campione non si dissolva nel reagente? La completa dissoluzione è essenziale per ottenere risultati corretti. Solitamente, se il campione non si scioglie completamente, significa che non tutta l'acqua contenuta nel campione è titolata.
Temperature elevate possono aiutare a migliorare la solubilità di un campione. L'uso di una cella di titlazione con camicia termostatata è una buona opzione per evitare problemi di solubilità negli studi volumetrici e coulometrici.
Un altro approccio è l’omogeneizzazione. È possibile utilizzare un omogeneizzatore per amalgamare un campione direttamente in una cella di titolazione volumetrica. Allo stesso tempo, mescola anche il contenuto della cella di titolazione durante la titolazione, eliminando la necessità di un'ancoretta magnetica.
L'omogeneizzazione è molto conveniente per la titolazione volumetrica Karl Fischer. Poiché una cella di titolazione coulometrica deve essere sigillata ermeticamente, il montaggio diretto di un omogeneizzatore nella cella di titolazione non è un'opzione. L'omogeneizzazione viene invece effettuata in un contenitore esterno, aumentando il rischio che il contenuto di umidità del campione cambi durante la sua preparazione.
Un'altra possibilità è l'uso dei cosiddetti solubilizzanti. È possibile aggiungere solventi adatti (ad esempio cloroformio, xilene, ecc.) ai reagenti per facilitare la dissoluzione del campione.
Queste tre opzioni possono anche essere combinate tra loro.
Infine, esiste una tecnica che funziona senza dissoluzione del campione. Questo è il metodo del fornetto e può essere utilizzato con un titolatore Karl Fischer volumetrico o coulometrico. Leggi il nostro blog post per ulteriori informazioni sul metodo del fornetto Karl Fischer.
Il campione provoca reazioni collaterali
Chetoni e aldeidi subiscono una reazione secondaria con l'alcol (nella maggior parte dei casi metanolo), che è un componente di quasi tutti i reagenti Karl Fischer. La reazione secondaria provoca la formazione di acqua e porta a risultati errati. I produttori di reagenti offrono reagenti KF volumetrici e coulometrici che sopprimono questa reazione collaterale.
Esistono altri tipi di campioni che causano reazioni collaterali. Purtroppo sul mercato non sono disponibili reagenti speciali in grado di sopprimere ogni possibilità di reazione collaterale. Pertanto, non esiste una regola generale o una raccomandazione riguardo a quale metodo di titolazione KF sia ottimale in questa situazione. Questa decisione dipende fortemente dal campione e dalle eventuali reazioni collaterali da esso causate.
Riassunto
Per determinare la quantità di acqua contenuta in un campione e ottenere risultati accurati, è essenziale scegliere la tecnica di titolazione Karl Fischer ottimale. Per alcuni campioni è ovvio quale sia la tecnica migliore, mentre per altri campioni la scelta è più difficile. Considerare i criteri menzionati aiuterà l'utente a scegliere tra volumetria e coulometria.
La tua conoscenza "take-aways"
Monografia: Determinazione dell'acqua mediante titolazione Karl Fischer
Application Bulletin: Utilizzo del Polytron PT 1300 D (versione Metrohm)
Determinazione del contenuto di acqua nei chetoni utilizzando i reagenti Hydranal™ NEXTGEN FA
Nella titolazione Karl Fischer (KF), i chetoni possono portare a risultati imprecisi a causa di una reazione collaterale con il componente alcolico nei reagenti, con conseguente aumento del contenuto di acqua. Questo effetto è particolarmente pronunciato nella titolazione KF coulometrica. I nuovi reagenti Hydranal™ NEXTGEN FA di Honeywell eliminano questo componente alcolico. L'acido metansolfonico in questi reagenti funge da stabilizzante, sopprimendo la reazione di Bunsen e mantenendo una stechiometria 1:1 tra acqua e iodio. Questa innovazione consente la determinazione rapida e affidabile del contenuto di acqua nei chetoni. Rispetto ad altri reagenti KF per chetoni, i reagenti Hydranal™ NEXTGEN FA di Honeywell dimostrano una soppressione delle reazioni collaterali significativamente migliore.
