Valoració de Karl-Fischer

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Un titulador de Karl Fischer.

La valoració de Karl Fischer és un clàssic mètode de valoració química en química analítica que utilitza una valoració coulombimètrica o volumètrica per determinar traces d'aigua en una mostra. Va ser inventada el 1935 pel químic alemany Karl Fischer.[1]

Valoració coulombimétrica[modifica | modifica el codi]

El compartiment principal de la cel de valoració conté al ànode el valorant (reactiu de Karl Fischer) més la solució del analit. El reactiu de Karl Fischer és un tipus de dissolució estàndard de iode per a la determinació d'aigua.[2] Aquest reactiu està constituït per I 2 , una base (B) normalment imidazol o piridina i SO 2 en proporció 1:3:10, dissolts en un alcohol (ROH), el més utilitzat sol ser el metanol anhidre.

La cel de valoració consta també d'un petit compartiment amb un (ànode) submergit en la solució de l'ànode del compartiment principal. Els dos compartiments estan separats per una membrana permeable als ions. La força del reactiu està determinada pel seu contingut de iode.

El ànode de platí genera I 2 quan es proporciona corrent elèctric al circuit. La reacció neta com es mostra a continuació és l'oxidació d'un mol de SO 2 per cada mol de I 2 consumit. Un mol d'R 2 es consumeix per cada mol de H 2 O. En altres paraules, es consumeixen 2 mols d'electrons per cada mol d'aigua.

B · I 2 +B · SO 2 +B+H 2 O → 2BH + I - +BSO 3
BSO 3 +ROH → BH + Roso 3 -

Si utilitzem piridina (C 5 H 5 N) i metanol (CH 3 OH), la reacció global quedaria de la forma:

I 2 +SO 2 +CH 3 OH+3 C 5 H 5 N+H 2 O → 2 C 5 H 5 NH + I - +C 5 H 5 NH + SO 4 CH 3 -

El iode es redueix a ió iodur i el diòxid de sofre s'oxida al complex d'ió sulfat. Perquè tingui lloc la reacció és imprescindible la presència d'aigua.

El punt final es detecta la majoria de les vegades mitjançant un mètode bipotenciomètric. Un segon parell d'elèctrodes de Pt estan submergits en la solució de ànode. El circuit detector manté un corrent constant entre els dos elèctrodes del detector durant la valoració. Abans del punt d'equivalència, la solució conté I - però poc I 2 . En el punt d'equivalència, apareix un excés de R 2 i una abrupta caiguda del potencial marca el punt final. La quantitat de corrent necessària per generar el I 2 per tal d'arribar al punt final pot utilitzar per calcular la quantitat d'aigua a la mostra original.

Valoració volumètrica[modifica | modifica el codi]

La valoració volumètrica es basa en els mateixos principis que la valoració coulombimètrica llevat que la solució de l'ànode anterior ara s'utilitza com a la solució titulant. El valorant es compon igualment d'un alcohol (ROH), una base (B), SO 2 i d'una concentració coneguda de R 2 .

Es consumeix un mol de R 2 per cada mol de H 2 O. La reacció de valoració procedeix com anteriorment, i el punt final pot establir visualment pel color cafè donat per l'excés de reactiu, però és més comú que es determini per un mètode electroanalítiques com el descrit anteriorment. El reactiu es valora periòdicament mitjançant la titulació de solucions estàndard d'aigua en metanol o bé un estàndard de tartrat de sodi dihidrat

Avantatges de l'anàlisi[modifica | modifica el codi]

La popularitat de la titulació de Karl Fischer es deu en gran part, a diversos avantatges pràctiques que té sobre altres mètodes de determinació de la humitat, incloent:

  • Alta exactitud i precisió
  • Selectivitat per a l'aigua
  • Requereix només petites quantitats de mostra
  • Fàcil preparació de la mostra
  • Anàlisi de curta durada
  • Rang de mesura gairebé il limitat (1 ppm a 100%)
  • Utilitat per a l'anàlisi de:
    • Sòlids
    • Líquids
    • Gasos
  • Independència de la presència d'altres compostos volàtils
  • Facilitat d'automatització

L'avantatge més important del mètode de Karl Fischer sobre els mètodes tèrmics de determinació d'humitat per pèrdua en l'assecat convencional és la seva especificitat per l'aigua. La pèrdua per dessecació detecta la pèrdua de qualsevol substància volàtil.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Die Wasserbestimmung mit Karl-Fischer-Titration. 34, 2000, p. 170. DOI (200006) 34:3 <170 :: AID-CIUZ170> 3.0.CO; 2-2 10.1002/1521-3781 (200006) 34:3 <170 :: AID-CIUZ170> 3.0.CO; 2-2. 
  2. Skoog, Douglas A.; West, Donald M. i Holler, F. James. Química Analítica. sisena (en espanyol). Mèxic DF: McGraw-Hill, 1995. ISBN 0-03-097285 - X. 

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

  • Peter A. Bruttel, Regina Schlink, Water Determination by Karl Fischer Titration Metrohm AG, Order Number 8.026.5003 (Monografia lliure)

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]