Titulação Karl Fischer - Princípio
A titulação Karl Fischer é um método de titulação para medir o conteúdo de água em basicamente todos os tipos de substâncias. Foi inventado em 1935 pelo químico alemão Karl Fischer.
A titulação Karl Fischer é baseada em uma reação iodo / iodo: a água reage com o iodo. O ponto final da titulação é alcançado quando toda a água é consumida
SO 2 + CH 3 OH + B ↔ CH 3 SO 3- + HB + CH 3 SO 3- + H2O + I 2 + 2B → CH 3 SO 4 - + 2HB ++ 2I -
O processo usa uma base orgânica (B), dióxido de enxofre, iodo e um álcool. O método original de Karl Fischer usava piridina como base orgânica e metanol como álcool. Desde então, os reagentes foram aprimorados. Hoje em dia existem reagentes Karl Fischer menos tóxicos (não mais piridina, mas imidazol como base orgânica, etanol em vez de metanol) e que proporcionam uma reação mais rápida.
Durante a titulação, o iodo é adicionado à amostra e a quantidade de iodo usada para consumir toda a água contida na amostra é medida. Existem duas possibilidades para adicionar o iodeto à amostra:
Na chamada titulação Volumétrica Karl Fischer, uma solução com uma concentração de iodo exatamente conhecida é adicionada à amostra por meio de uma bureta elétrica. A quantidade de iodo adicionada à amostra é calculada a partir do volume de solução de iodo usado.
Na titulação Coulometric Karl Fischer, o iodo é gerado eletroliticamente. A quantidade de idodo adicionado à amostra é determinada medindo a corrente necessária para a geração eletroquímica do iodo. Ao reagir com a água, o iodo marrom é reduzido ao iodeto incolor.
A titulação híbrida Karl Fischer é a técnica mais avançada e, ao mesmo tempo, mais versátil para titulações de umidade Karl Fischer. É basicamente uma combinação de ambos, o método coulométrico e volumétrico: o iodo é gerado eletroliticamente e - se o teor de umidade da amostra exceder um certo nível - uma solução com uma concentração exata de iodo é adicionada ao mesmo tempo.
Karl Fischer - Ponto final da titulação
Ao reagir com a água, o iodo marrom é reduzido ao iodeto incolor. No ponto final da titulação, quando toda a água é consumida, a cor da solução muda cada vez mais de amarelo para marrom. Como não há mudança brusca de cor e a coloração difere em solventes apolares (como DMF) e solventes polares (como metanol, por exemplo), não é fácil determinar o ponto final da titulação visualmente.
Por esse motivo, o ponto final da titulação geralmente é determinado eletrometricamente com um eletrodo de fio duplo de platina.
Existem duas maneiras de detectar eletrometricamente o ponto final:
- Indicação biamperométrica
- Indicação bivoltamétrica
Indicação biamperométrica
Uma tensão constante de aproximadamente 500 mV é aplicada aos fios do eletrodo e a corrente resultante é medida. Enquanto houver água na amostra, nenhum iodo livre estará presente na solução. Quando o ponto final da titulação é atingido, as seguintes reações ocorrem nos fios do eletrodo:
Cátodo: I 2 + 2e - → 2I -
Ânodo: 2I - - 2e - → o I 2
Quando o ponto final é atingido, a corrente aumenta de quase zero para alguns μA.
Indicação bivoltamétrica
Uma pequena corrente (normalmente na faixa de 1 a 50 μA) é aplicada entre os eletrodos e a tensão necessária para manter essa corrente é medida. Normalmente é usada corrente alternada (AC), pois produz uma sensibilidade mais alta do eletrodo do que a corrente contínua (DC). A voltagem necessária para manter a corrente está na faixa de vários 100 mV, desde que um excesso de água esteja presente na amostra. Quando o ponto final da titulação é atingido, o iodo livre está disponível na solução e a voltagem cai para 100 mV ou menos. Normalmente, o nível de potencial do ponto final (tensão de desligamento) deve ser selecionado de acordo com o tipo de solvente que está sendo usado e / ou o tipo de amostra sendo tirada. A tensão de desligamento ideal depende do tipo de amostra e solvente usados. Com tituladores Karl Fischer normais, deve ser determinado experimentalmente:
- Se a tensão de desligamento for muito baixa, muito iodo é adicionado antes que o ponto final seja detectado, o conteúdo de água produzido é muito alto.
- Se a tensão de desligamento for muito alta, a titulação não começa automaticamente, pois não é necessário iodo livre para que essa tensão seja alcançada.
Importância da Calibração de Karl Fischer
Após o procedimento de calibração de Karl Fischer é possível determinar se o equipamento está dentro dos parâmetros especificados pelo fabricante e assim apto para uso. Também determina-se o erro máximo volumétrico do sistema de dosagem, o erro da entrada polarizada do Karl Fischer e erro da entrada da célula geradora para tituladores Coulométricos.
Normas ASTM relacionadas
ASTM E542-01, Prática padrão para Calibração de Laboratório volumétrica Apparatus, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2001 www.astm.org
ASTM E1064-16, Método de Teste Padrão para Água em líquidos orgânicos por Coulometric Titulação de Karl Fischer, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2016, www.astm.org
ASTM E203-16, Método de ensaio padrão para Água utilizando titulação volumétrica de Karl Fischer, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2016, www.astm.org
Serviços relacionados
Calibração de Karl Fischer
Manutenção de Tituladores
Manutenção de Karl FischerSolicitação de orçamento:
Telefone: (11) 2534-2400
Comercial: [email protected]
