Titulação Karl Fischer: Quando usar a volumetria ou a coulometria
11/12/2023
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Você pode ter questionado se deve usar titulação volumétrica ou coulométrica para analisar uma amostra. Este artigo do blog explica os fatores mais importantes a serem considerados para escolher a técnica ideal de titulação Karl Fischer. Para começar, discute-se a principal diferença entre volumetria e coulometria: a «adição» do iodo.
Volumetria
Como o nome sugere, os volumes são cruciais na titulação volumétrica de KF. Por que é que?
O teor de água da amostra titulada é calculado com base no volume total dosado do titulante até o ponto final. Isto requer dosagem precisa e reprodutível.
Tituladores Metrohm oferecem entre 10.000 e 100.000 pulsos por volume de bureta – mais do que suficiente para garantir volumes dosados com precisão.
Coulometria
Em coulometria, em vez de bureta e titulante, utiliza-se uma corrente elétrica para gerar o iodo. Para atingir o ponto final da titulação, a corrente libera a quantidade necessária de iodo do reagente contendo iodeto. Uma molécula de água consome uma molécula de iodo. Isto permite o cálculo do teor de água utilizando o produto do tempo de titulação e a corrente necessária para atingir o ponto final.
Volumetria ou coulometria? Essa é a questão
Agora que a principal diferença entre as duas técnicas foi explicada, a decisão de usar um titulador volumétrico ou um coulômetro deve ser tomada. Conforme mencionado, existem vários critérios a serem considerados.
Clique abaixo para ir diretamente para uma seção:
Conteúdo de água da amostra
Geralmente, a titulação volumétrica KF é usada para titular amostras com maior teor de água na faixa de 0,1% a 100%. A coulometria, por outro lado, é usada para determinar o teor de água entre 0,001% a 1%.
Amostras com alto teor de água podem ser diluídas com um solvente adequado. Tome cuidado para que o solvente utilizado não reaja com os reagentes Karl Fischer.
Ao diluir amostras, o teor de água do solvente utilizado deve ser determinado separadamente. O valor do branco obtido é subtraído do resultado da determinação da amostra.
Consistência da amostra
A consistência da amostra deve ser considerada ao escolher entre titulação coulométrica e titulação volumétrica. É líquido, sólido ou é um gás?
Em geral, pode-se dizer o seguinte:
Volumetria
Suitable to determine water content from 0.1 to 100%.
- Titration vessel can be opened for short amounts of time
- Direct addition of pastes and solid samples is possible
- Atmospheric moisture can influence results
Coulometria
Suitable to determine water content from 0.001 to 1%.
- Never open the titration cell
- Sample must be added by using a syringe
- Solids or pastes must be dissolved before sample addition
O método de forno é outra opção para analisar sólidos e pastas com KFC. Em vez de dissolver essas amostras, este método pode ser usado.
Em geral, não há necessidade de abrir a célula de titulação para adicionar amostras líquidas ou gasosas. Portanto, dependendo do teor de água, tanto a volumetria quanto a coulometria são adequadas para a determinação do teor de água nessas amostras.
A amostra não se dissolve
Qual técnica deve ser escolhida caso a amostra não se dissolva no reagente? A dissolução completa é essencial para resultados corretos. Normalmente, se a amostra não se dissolver completamente, isso significa que nem toda a água contida na amostra é titulada.
Temperaturas elevadas pode ajudar a melhorar a solubilidade de uma amostra. Usando um célula de titulação com camisa de termostato é uma boa opção para ajudar a evitar problemas de solubilidade em estudos de volumetria e coulometria.
Outra abordagem é homogeneização. A homogeneizador pode ser usado para homogeneizar uma amostra diretamente em uma célula de titulação volumétrica. Ao mesmo tempo, também mistura o conteúdo da célula de titulação durante a titulação, eliminando a necessidade de uma barra de agitação magnética.
A homogeneização é muito conveniente para a titulação volumétrica Karl Fischer. Como uma célula de titulação coulométrica deve ser hermeticamente vedada, montar um homogeneizador diretamente na célula de titulação não é uma opção. Em vez disso, a homogeneização é realizada num recipiente externo, aumentando o risco de que o teor de humidade da amostra se altere durante a sua preparação.
Outra possibilidade é a utilização dos chamados solubilizantes. Solventes adequados (por exemplo, clorofórmio, xileno, etc.) podem ser adicionados aos reagentes para ajudar a dissolver a amostra.
Estas três opções também podem ser combinadas entre si.
Finalmente, existe uma técnica que funciona sem dissolução da amostra. Isto é o método de forno, e pode ser usado com um titulador Karl Fischer volumétrico ou coulométrico. Leia nosso relacionado postagem no blog para obter mais informações sobre o método do forno Karl Fischer.
A amostra causa reações colaterais
Cetonas e aldeídos sofrem uma reação colateral com o álcool (metanol na maioria dos casos) que é um componente de quase todos os reagentes Karl Fischer. A reação secundária resulta na formação de água e leva a resultados incorretos. Os fabricantes de reagentes oferecem reagentes KF volumétricos e coulométricos que suprimem essa reação colateral.
Existem outros tipos de amostras que causam reações colaterais. Infelizmente, não existem reagentes especiais disponíveis no mercado para suprimir todas as possibilidades de reações colaterais. Portanto, não existe uma regra geral ou recomendação sobre qual método de titulação de KF é o ideal nesta situação. Esta decisão depende fortemente da amostra e de quaisquer reações colaterais por ela causadas.
Resumo
Para determinar a quantidade de água em uma amostra e obter resultados precisos, é essencial escolher a técnica ideal de titulação Karl Fischer. Para algumas amostras é óbvio qual técnica é a melhor, enquanto para outras amostras a escolha é mais difícil. A consideração dos critérios mencionados ajudará o usuário a escolher entre volumetria e coulometria.
Suas conclusões de conhecimento
Monografia: Determinação de água por Titulação Karl Fischer
Boletim de aplicação: Utilização do Polytron PT 1300 D (versão Metrohm)
Determinação do teor de água em cetonas usando reagentes Hydranal™ NEXTGEN FA
Na titulação Karl Fischer (KF), as cetonas podem levar a resultados imprecisos devido a uma reação colateral com o componente álcool nos reagentes, resultando em aumento do teor de água. Este efeito é particularmente pronunciado na titulação coulométrica de KF. Os reagentes Hydranal™ NEXTGEN FA mais recentes da Honeywell eliminam esse componente alcoólico. O ácido metanossulfônico nesses reagentes serve como estabilizador, suprimindo a reação de Bunsen e mantendo uma estequiometria 1:1 entre água e iodo. Esta inovação permite a determinação rápida e confiável do teor de água nas cetonas. Em comparação com outros reagentes KF para cetonas, os reagentes Hydranal™ NEXTGEN FA da Honeywell demonstram uma supressão significativamente melhor de reações colaterais.
