Chuẩn độ Karl Fischer: Khi nào sử dụng phương pháp chuẩn độ thể tích hoặc phương pháp điện lượng
11 thg 12, 2023
Bài viết
Chia sẻ bài viết
Bạn có thể đã tự hỏi nên sử dụng phương pháp chuẩn độ thể tích hay phương pháp điện lượng để phân tích mẫu. Bài viết trên blog này giải thích các yếu tố quan trọng cần xem xét để chọn phương pháp chuẩn độ Karl Fischer tối ưu. Đầu tiên, sự khác biệt chính giữa phương pháp thể tích và phương pháp điện lượng được đề cập: «bổ sung» iod.
Bài viết gồm những nội dung sau:
1. Phương pháp thể tích
Như tên gọi cho thấy, thể tích đóng vai trò quan trọng trong chuẩn độ KF theo phương pháp thể tích. Vì sao vậy?
Hàm lượng nước trong mẫu được chuẩn độ được tính toán dựa trên tổng thể tích chất chuẩn được thêm vào đến điểm cuối. Điều này đòi hỏi việc bơm định lượng phải chính xác và tái lập.
Thiết bị chuẩn độ Metrohm có độ phân giải thể tích từ 10,000 đến 100,000 bước bơm trên thể tích buret—đủ để đảm bảo thể tích được định lượng chính xác.
2. Phương pháp điện lượng
Trong phương pháp điện lượng, thay vì dùng buret và chất chuẩn, dòng điện được sử dụng để tạo ra iod. Để đạt đến điểm cuối của quá trình chuẩn độ, dòng điện sẽ giải phóng lượng iod cần thiết từ thuốc thử chứa iodide. Một phân tử nước tiêu thụ một phân tử iod. Điều này cho phép tính toán hàm lượng nước bằng cách sử dụng tích của thời gian chuẩn độ và dòng điện cần thiết để đạt đến điểm cuối.
3. Phương pháp thể tích hay điện lượng?
Giờ đây, sự khác biệt chính giữa hai phương pháp đã được giải thích, cần đưa ra quyết định nên sử dụng thiết bị chuẩn độ thể tích hay chuẩn độ điện lượng. Như đã đề cập, có nhiều tiêu chí cần xem xét.
Nhấp vào bên dưới để chuyển trực tiếp đến phần:
Hàm lượng nước trong mẫu
Thông thường, phương pháp chuẩn độ thể tích KF được sử dụng để chuẩn độ các mẫu có hàm lượng nước cao hơn trong khoảng từ 0,1% đến 100%. Trong khi đó, phương pháp điện lượng được sử dụng để xác định hàm lượng nước trong khoảng từ 0,001% đến 1%.
Các mẫu có hàm lượng nước rất cao có thể được pha loãng bằng một dung môi thích hợp. Lưu ý rằng dung môi được sử dụng không có phản ứng với các thuốc thử Karl Fischer.
Khi pha loãng mẫu, hàm lượng nước của dung môi sử dụng phải được xác định riêng. Giá trị mẫu trắng thu được sẽ được trừ khỏi kết quả khi thực hiện xác định mẫu.
Độ nhất quán của mẫu
Độ nhất quán của mẫu cần được xem xét khi lựa chọn giữa phương pháp chuẩn độ điện lượng và thể tích. Đó là chất lỏng, chất rắn hay khí?
Nhìn chung, có thể nói như sau:
Phương pháp thể tích
Phù hợp để xác định hàm lượng nước từ 0,1% đến 100%.
- Cốc chuẩn độ có thể được mở trong thời gian ngắn
- Có thể thêm trực tiếp các mẫu dạng bột nhão và rắn
- Độ ẩm không khí có thể ảnh hưởng đến kết quả
Phương pháp điện lượng
Phù hợp để xác định hàm lượng nước từ 0,001% đến 1%.
- Không bao giờ mở cốc chuẩn độ
- Mẫu phải được thêm bằng cách sử dụng xi lanh
- Các mẫu dạng rắn hoặc bột nhão phải được hòa tan trước khi thêm mẫu
Phương pháp lò gia nhiệt là một lựa chọn khác để phân tích các mẫu rắn và bột nhão với KFC. Thay vì hòa tan các mẫu đó, có thể sử dụng phương pháp này.
Nhìn chung, không cần mở cốc chuẩn độ để thêm các mẫu dạng lỏng hoặc khí. Do đó, tùy thuộc vào hàm lượng nước, cả phương pháp thể tích và điện lượng đều phù hợp để xác định hàm lượng nước trong các mẫu này.
Mẫu không hòa tan
Nên chọn phương pháp nào nếu mẫu không hòa tan trong thuốc thử? Sự hòa tan hoàn toàn là rất quan trọng để có kết quả chính xác. Thông thường, nếu mẫu không hòa tan hoàn toàn, điều đó có nghĩa là không phải toàn bộ nước trong mẫu được chuẩn độ.
Nhiệt độ cao có thể giúp cải thiện độ hòa tan của mẫu. Sử dụng cốc chuẩn độ có lớp ổn nhiệt là một lựa chọn tốt để tránh các vấn đề về độ hòa tan trong các nghiên cứu về phương pháp thể tích và điện lượng.
Một phương pháp khác là đồng hóa. Máy đồng hóa có thể được sử dụng để đồng hóa mẫu trực tiếp trong cốc chuẩn độ thể tích. Đồng thời, thiết bị này cũng khuấy trộn các thành phần trong cốc chuẩn độ trong quá trình chuẩn độ, ko cần phải sử dụng thanh khuấy từ.
Việc đồng hóa rất tiện lợi cho phương pháp chuẩn độ Karl Fischer thể tích. Vì cốc chuẩn độ điện lượng phải được bịt kín hoàn toàn, việc gắn máy đồng hóa trực tiếp vào cốc chuẩn độ không khả thi. Thay vào đó, việc đồng hóa được thực hiện trong một bình chứa bên ngoài, làm tăng nguy cơ hàm lượng ẩm của mẫu thay đổi trong quá trình chuẩn bị.
Một khả năng khác là sử dụng các chất trợ tan. Các dung môi phù hợp (ví dụ, chloroform, xylene, v.v.) có thể được thêm vào thuốc thử để giúp hòa tan mẫu.
Ba phương pháp này cũng có thể được kết hợp với nhau.
Cuối cùng, có một phương pháp hoạt động mà không cần hòa tan mẫu. Đó là phương pháp lò gia nhiệt, và nó có thể được sử dụng với thiết bị chuẩn độ Karl Fischer thể tích hoặc điện lượng. Đọc bài blog của chúng tôi để tìm hiểu thêm về phương pháp lò gia nhiệt Karl Fischer.
Mẫu gây ra phản ứng phụ
Ketone và aldehyde xảy ra phản ứng phụ với alcohol (thường là methanol) – một thành phần của hầu hết các thuốc thử Karl Fischer. Phản ứng phụ này tạo ra nước và dẫn đến kết quả không chính xác. Các nhà sản xuất thuốc thử có loại thuốc thử KF thể tích và điện lượng để ức chế phản ứng phụ này.
Có những loại mẫu khác cũng gây ra phản ứng phụ. Đáng tiếc là hiện không có thuốc thử đặc biệt nào trên thị trường có thể ức chế mọi khả năng phản ứng phụ. Do đó, không có quy tắc chung hay khuyến nghị nào về việc nên chọn phương pháp chuẩn độ KF nào trong tình huống này. Quyết định này phụ thuộc chặt chẽ vào mẫu và các phản ứng phụ mà nó gây ra.
Tóm tắt
Để xác định lượng nước trong mẫu và có được kết quả chính xác, điều quan trọng là phải chọn phương pháp chuẩn độ Karl Fischer tối ưu. Với một số mẫu, rõ ràng có thể xác định phương pháp nào là tốt nhất, trong khi với các mẫu khác, lựa chọn này khó khăn hơn. Việc xem xét các tiêu chí đã đề cập sẽ giúp người dùng chọn giữa phương pháp thể tích và điện lượng.
Your knowledge take-aways
Monograph: Water determination by Karl Fischer Titration
Application Bulletin: Utilization of the Polytron PT 1300 D (Metrohm version)
Xác định hàm lượng nước trong xeton bằng thuốc thử Hydranal™ NEXTGEN FA
Trong chuẩn độ Karl Fischer (KF), xeton có thể dẫn đến kết quả không chính xác do phản ứng phụ với thành phần cồn trong thuốc thử, dẫn đến hàm lượng nước tăng lên. Hiệu ứng này đặc biệt rõ rệt trong chuẩn độ KF đo điện lượng. Thuốc thử Hydranal™ NEXTGEN FA mới hơn của Honeywell loại bỏ thành phần cồn này. Axit methanesulfonic trong các thuốc thử này đóng vai trò là chất ổn định, ức chế phản ứng Bunsen và duy trì tỷ lệ thành phần 1:1 giữa nước và iốt. Sự đổi mới này cho phép xác định hàm lượng nước trong xeton nhanh chóng và đáng tin cậy. So với các thuốc thử KF khác dành cho xeton, thuốc thử Hydranal™ NEXTGEN FA của Honeywell chứng minh khả năng ức chế phản ứng phụ tốt hơn đáng kể.
