Metoda piecykowa - przygotowanie próbek do miareczkowania metodą Karla Fischera
12 paź 2020
Artykuł
Udostępnij artykuł
Możliwe, że napotkałeś pewne wyzwania podczas oznaczania zawartości wody w próbce - metodą miareczkowania Karla Fischera - i zauważyłeś jeden lub więcej z poniższych problemów:
- Próbka nie rozpuszcza się w odczynniku KF - Żaden stabilizator nie pomaga, próbka nadal się nie rozpuszcza, a wyniki są dalekie od powtarzalności.
- Próbka reaguje z odczynnikiem KF - Miareczkowanie nie zatrzymuje się i nie wykryto punktu końcowego.
- Próbka zanieczyszcza celę miareczkową i elektrody - Nawet jeśli wymieniasz odczynnik po każdym pomiarze, uzyskane wyniki są niezgodne ze specyfikacją.
Mamy sposób na rozwiązanie powyższych problemów! - Metoda piecykowa KF lub technika ekstrakcji gazowej.
Czym jest metoda piecykowa?
Metoda piecykowa to technika przygotowania próbek stosowana w miareczkowaniu metodą Karla Fischera, dzięki której możesz analizować substancje które:
- nie rozpuszczają się w odczynnikach KF
- bardzo wolno uwalniają wodę
- uwalniają wodę dopiero w wyższych temperaturach
- ulegają reakcjom ubocznym z odczynnikiem KF
- zanieczyszczają celę miareczkową
Potrzebujesz więcej informacji? Zajrzyj do zakładki: często zadawane pytania dotyczące miareczkowania metodą Karla Fischera.
Często zadawane pytania Metrohm – Miareczkowanie metodą Karla Fischera – «Postępowanie z próbkami»
Zasada jest bardzo prosta.
Próbkę odważa się do fiolki typu headspace i szczelnie kaspsluje (kapslem z septą). Po umieszczeniu w piecyku, w wyniku podgrzewania filoki, woda odparowuje z badanej substancji. Gaz nośny (zwykle powietrze lub azot) dodatkowo osuszane przez sito molekularne transportuje uwolnioną wodę do naczynka pomiarowego. Tam następuje oznaczenie zawartości wody. Dzięki oddzielaniu wody od matrycy próbki, unikamy reakcji ubocznych i powstawania zanieczyszczeń.
Dobór temperatury piecyka zależy od stabilności i rodzaju analizowanej próbki.
Rodzi to pytania, do jakiej temperatury należy ogrzać próbkę? Jak dobrać optymalną temperaturę piecyka?
Znalezienie optymalnej temperatury piecyka
Zastosowanie odpowiedniej temperatury pieca do analizy próbki ma kluczowe znaczenie dla uzyskania prawidłowych wyników. Gwarantuje szybkie i całkowite uwolnienie wody oraz krótkie czasy miareczkowania. Należy jednak unikać wybierania bardzo wysokich temperatur. Rozkład próbki może prowadzić do powstawania niepożądanych substancji, które mogą zafałszować zawartość wody w badanej substancji. Dlatego z zasady zalecamy wybór temperatury pieca o 20 °C niższej niż temperatura rozkładu próbki.
Co zrobić, jeśli nie wiemy w jakiej temperaturze powinna być analizowana Twoja próbka? Bez obaw! Istnieje kilka sposobów na znalezienie optymalnej temperatury piecyka.
Poszukaj w literaturze naukowej! Im więcej informacji na temat stabilności temeperaturowej Twojej próbki, tym lepiej! Temperatura rozkładu pomoże w ustaleniu optymalnej temperatury piecyka.
Poniżej znajdziesz bezpłatny Biuletyn Aplikacyjny, który zawiera listę kilku substancji.
Rodzaje zastosowań piecyka do miareczkowania Karla Fischera? Nie szukaj dalej - Wyszukiwarka aplikacji Metrohm zawiera kilka aplikacji, które można pobrać bezpłatnie. Sprawdź je tutaj:
Uwagi dotyczące zastosowania piecyka Karla Fischera
Jeśli badania literaturowe nie wskazują odpowiedniej temperatury piecyka, musisz ją określić samodzielnie.
Niektóre przyrządy oferują możliwość uruchomienia tak zwanego gradientu temperatury lub rampy temperatury. Próbka jest podgrzewana ze stałą szybkością (np. 0,5°C lub 2°C na minutę) w określonym zakresie temperatur (np. 50 do 250°C). W tym samym czasie określa się ilość uwolnionej wody. Na koniec oprogramowanie wyświetli krzywą, pokazując oznaczone ilości w funkcji temperatury. Poniższy wykres przedstawia przykład takiej krzywej gradientu temperatury.
Linia niebieska odpowiada oznaczonej zawartości wody, natomiast linia pomarańczowa wskazuje wartość dryftu. Rosnący dryf sygnalizuje uwalnianie wody, ale może być również oznaką rozkładu, zwłaszcza jeśli dryf nie spada już do niskiego poziomu. Na tym wykresie pik dryfu przy 50°C odpowiada wartości ślepej i wolnej wodzie. Między 120 a 200 °C wartość dryftu ponownie wzrasta, co oznacza, że próbka uwalnia wodę. Następnie dryft maleje i pozostaje niski i stabilny do 250 °C. Nie ma oznak rozkładu do temperatury 250°C. Ponieważ nie wiemy, co by się stało w temperaturach powyżej 250°C, optymalna temperatura pieca dla tej próbki to 230°C (250 °C – 20 °C = 230 °C).
W przypadku, gdy przyrząd, którego używasz, nie oferuje opcji uruchomienia gradientu temperatury, możesz ręcznie zwiększyć temperaturę i zmierzyć próbkę w różnych temperaturach. W arkuszu kalkulacyjnym programu Excel można wyświetlić krzywą (uwolniona woda w funkcji temperatury). Jeśli istnieje zakres temperatur, w którym zawartość wody jest powtarzalna, oznacza to, że znalazłaś optymalną temperaturę piecyka.
Oto przykład próbki, która zaczęła się rozkładać w temperaturze powyżej 106 °C (pierwsza fiolka po lewej) i w ten sposób brązowieje. Optymalna temperatura wynosiłaby zatem 85°C.
Analiza próbki za pomocą piecyka KF – krok po kroku
Po znalezieniu optymalnej temperatury pieca możemy przystąpić do oznaczania zawartości wody w próbce.
- Na początek polecam uruchomić tzw przygotowanie systemu. Oznacza to przeprowadzenie oznaczenia, ale z pustą fiolką bez próbki. Podczas tego etapu przygotowawczego wszystkie rurki w systemie są czyszczone osuszonym gazem nośnym i usuwane są wszelkie ślady wody.
- Następnie musisz określić tzw ślepą próbę. Fiolki i zakrętki zawierają resztki wilgoci. W przypadku takiej próbki określa się ilość wody zawartej w fiolce i zakrętce. Następnie liczmy średnią wartość np. z trzech powtórzeń, która jest odejmowana od zawartości wody uzyskanej dla próbek.
- Na koniec możesz przeanalizować próbki.
Proszę pamiętać, że należy zastosować te same parametry do przygotowania układu, określenia wartości ślepej i oznaczenia próbki. Jest to ważne, jeśli chcesz zmierzyć wzorzec kontrolny przed i/lub po analizie próbki lub serii próbek. Jeśli optymalna temperatura pieca dla wzorca różni się od temperatury dla próbki, zalecam wyznaczenie wartości ślepej również dla wzorca.
Kontrola systemu piecyka
Dostępne są stałe wzorce wody do sprawdzenia wydajności pieca. Takie wzorce wodne są idealne do kontroli całego systemu i pomagają sprawdzić czy odparowana woda dociera do naczynia pomiarowego. Wzorce posiadają certyfikat stwierdzający zawartość wody.
Używając certyfikowanej wartości, możesz obliczyć odzysk podczas określania zawartości wody w wzorcu z piecem. Jeśli wartość odzysku mieści się w przedziale 97–103%, wszystko jest w porządku. Jeśli jednak odzysk jest poza tym zakresem, należy sprawdzić system pieca pod kątem wycieków lub osadów wody. Niekiedy wystarczy wymienić sito molekularne lub zużyty odczynnik.
Istnieją także inne przyczyny zbyt wysokiego odzysku. Nieprawidłowe wartości odzysku oznaczają również, że określona zawartość wody w próbce jest błędna. Zajrzyj do naszego darmowego Biuletynu aplikacyjnego aby uzyskać szczegółowe informacje na temat rozwiązywania problemów z systemem piecyka.
Streszczenie
Metoda piecykowa to prosty i wygodny sposób analizy trudnych próbek. Reakcje uboczne w takiej analizie są ograniczone do minimum. Naczynko pomiarowe i odczynnik nie są zanieczyszczane próbką. W przypadku konieczności analizy dużej serii próbek, możliwa jest automatyzacja metody piecyka. Kliknij tutaj.
Twoja wiedza na wynos
Bezpłatne seminaria internetowe na żądanie dotyczące miareczkowania metodą Karla Fischera
Monografia: Oznaczanie wody metodą miareczkowania Karla Fischera
