Karl Fischer (24 Mart 1901 – 16 Nisan 1958) Alman kimyagerdir. 1935’te numunelerde eser miktarda suyu belirlemek için bir yöntem yayınladı. Bu yöntem şu an Karl Fischer titrasyonu olarak adlandırılmaktadır. Başlangıçta manuel olarak gerçekleştirilmiştir ancak sonradan otomatikleştirilmiştir. Tüm büyük kimyasal üreticileri ve petrol rafinerileri dahil olmak üzere hükümet, akademik ve endüstri laboratuvarları tarafından kullanılmaktadır. Dünya çapında su içeriği tayininde birincil yöntem olarak kullanılmaya devam etmektedir.
Titrasyon Metodu
Kurumanın aksine, bu belirli bir yöntemdir. Herhangi bir yan reaksiyon görülmezse sadece su belirlenecektir. Yöntem hızlıdır (normalde birkaç dakika) ve doğrulanabilir. Bu nedenle tamamen belgelendirilmiştir. Altmış yılı aşkın süre önce tanıtılmış olup o zamandan bu zamana ilerleme ile laboratuvarları fethediyor ve birçok laboratuvarda bu olmadan yaşamı hayal etmek imkansız.
KF titrasyonu ile hem serbest hem de bağlı su belirlenebilir, örn. yüzey suyu açık kristaller veya içinde bulunan su. Yöntem geniş bir konsantrasyonda çalışır. Ppm % 100’e kadar değişebilir, tekrarlanabilir ve doğru sonuçlar sağlar.
Reaktant
Karl Fischer yeni analitik yöntemini geliştirirken, Bunsen reaksiyonunu sulu ortamdaki kükürt dioksit tayini için kullanılır.
Çözümleri:
SO2 + I2 + 2H2O → H2SO4 + 2HI
Bu reaksiyon, sülfür dioksit varsa suyun belirlenmesi için de kullanılabilir fazlalıktır ve bu şekilde üretilen asitler bir baz ile nötralize edilir. Karl Fischer tarafından kullanılan piridin taban tamamen rasgele seçilmişti: piridin rafta duruyordu. Bu, piridin ve metanol karışımında iyot ve kükürt dioksit çözeltisi olan klasik KF reaktifinin kurulmasına yol açtı.
254 g iyot, 5 litrelik susuz metanol içinde çözülür. Bu, 790 g piridin ile muamele edilir, iyice karıştırılır ve daha sonra 192 g sıvı S02 eklenir. 1 mL KFR yaklaşık olarak karşılık gelir. 3 mg H2O. Bu kombine reaktifin titresi çok sabit değildi. Hemen hemen her gün titre belirlemeleri yapılmalıdır. Yardım, ayrı reaktiflerin kullanımı ile sağlandı. Titrasyon çözeltisi 1 litrelik metanolde 30 g iyodin’den oluşmaktadır. Reaksiyon çözeltisi için, 60 g SO2, her biri 300 mL metanol ve piridinden oluşan bir karışıma eklenmiştir. Bu şekilde hazırlanan titrasyon solüsyonunun titresi (yaklaşık 1.7 mg H2O / mL), iki aylık bir süre zarfında sadece yaklaşık% 1.3 oranında azaldı ve nispeten dengeli olarak düşünülebilir. Bununla birlikte, çoğu uygulama için nispeten kararlı bir titre sahip tek bileşenli bir reaktif ile çalışılması önerilir. Böyle bir ayıraç elde etmek için metanolün yerini etilen glikol monometil eter (Cellosolve) aldı.
Karl Fischer titrasyonu kimyasallar, yağlar, ilaçlar ve gıdalar da dahil olmak üzere her türlünumunede suyun nicel tayini için analitik bir yöntemdir
Karl Fischer Titrasyonu
Karl Fischer titrasyonu analitik kimyada, numunedeki eser miktarda suyun miktarınıbelirlemek için topolojik veya titrasyonlu titrasyonu kullanan klasik bir titrasyon metodudur.1935 yılında Alman kimyager Karl Fischer tarafından icat edildi. Bugün titrasyon, otomatikleştirilmiş bir Karl Fischer titratörü ile yapılır.
Kulometrik titrasyon;
Titrasyon hücresinin ana bölmesi, anot solüsyonu artı analiti içerir. Anot çözeltisi bir alkol (ROH), bir baz (B), SO2 ve I2‘den oluşur. Kullanılabilecek tipik bir alkol metanol veya dietilen glikol monoetil eterdir ve ortak bir baz imidazoldür. Titrasyon hücresi ayrıca, ana bölmenin anot solüsyonuna bir katot daldırılmış daha küçük bir bölmeden oluşur. İki bölme, iyon geçirgen bir zar ile ayrılmıştır. Akım elektrik devresi vasıtasıyla sağlandığında Pt anot I2 üretir. Aşağıda gösterilen net reaksiyon, SO2‘nin I2 tarafından oksidasyonudur. Her mol H2O için bir mol I2 tüketilir. Başka bir deyişle, 1 mol su için 2 mol elektron tüketilmektedir.
B·I2 + B·SO2 + B + H2O → 2BH+I− + BSO3
BSO3 + ROH → BH+ROSO3−
Bitiş noktası en yaygın olarak bipotensiyometrik bir yöntemle saptanır. İkinci bir çift Pt elektrotu anot çözeltisine batırılır. Dedektör devresi titrasyon sırasında iki dedektör elektrotu arasında sabit bir akım tutar. Eşdeğerlik noktasından önce, çözüm I– ama az I2 içerir. Eşdeğerlik noktasında I2 fazlalığı belirir ve ani voltaj düşüşü bitiş noktasını işaret eder. Daha sonra, I2 üretmek ve son noktaya ulaşmak için gerekli olan şarj miktarı orijinal numunedeki su miktarını hesaplamak için kullanılabilir.
Volumetrik titrasyon
Hacimsel titrasyon kulometrik titrasyon ile aynı prensiplere dayanıyor, ancak şu anda yukarıdaki anot solüsyonu titrant solüsyon olarak kullanılmaktadır. Titrant, bir alkol (ROH), baz (B), SO2 ve bilinen bir konsantrasyon I2‘den oluşur. Burada piridin baz olarak kullanılmıştır.
Her mol H2O için bir mol I2 tüketilir. Titrasyon reaksiyonu yukarıdaki gibi ilerlemektedir ve uç nokta yukarıda tarif edildiği gibi bir bipotensiyometrik yöntemle tespit edilebilir.
Avantajları ve Dezavantajları
Karl Fischer titrasyonunun popülerliği (bundan böyle KF olarak anılacaktır) doğruluğu, hızı ve seçiciliği gibi diğer nem belirleme yöntemleri üzerinde tuttuğu birkaç pratik avantaja büyük ölçüde bağlıdır. KF su için seçicidir, çünkü titrasyon reaksiyonunun kendisi su tüketir. Aksine, kuruma üzerine kütle kaybının ölçülmesi, herhangi bir uçucu maddenin kaybını tespit edecektir. Bununla birlikte, güçlü redoks kimyası (SO2 / I2), redoks-aktif numune bileşenlerinin reaktiflerle reaksiyona girebileceği anlamına gelir. Bu nedenle KF çözeltiler için uygun değildir , örn. dimetil sülfoksit.
KF, genellikle mevcut suyun% 1’i dahilinde, örneğin; % 3.00 2.97 -% 3.03 gibi görünüyor. KF yıkıcı bir analiz olmasına rağmen numune miktarı küçüktür ve genellikle tartım hassasiyeti ile sınırlandırılmıştır. Örneğin, 0.2 mg’lık tipik doğruluktaki bir skalayı kullanarak% 1’lik bir doğruluk elde etmek için numunenin 20 mg su içermesi gerekir; % 10 su içeren bir numune için 200 mg’dır. Kolometreler için ölçüm aralığı 1-5 ppm arasındadır. % 5 Volumetrik KF numuneleri kolayca% 100’e kadar ölçer, ancak% 0,05’ten az su ile analit için pratik olarak büyük miktarda numune gerektirir. KF yanıtı doğrusaldır. Bu nedenle, kalibre edilmiş% 1 su standardı kullanılarak tek noktalı kalibre yeterlidir ve herhangi bir kalibrasyon eğrisi gerekmez. Az numune hazırlama gereklidir: Sıvı bir numune, genellikle bir şırınga yardımıyla doğrudan enjekte edilebilir. Analiz, tipik olarak bir dakika içinde tamamlanır. Bununla birlikte, KF, sapmayı deneyen, ölçüyü karıştıran açık bir su girişi olan bir hatadan muzdariptir. Kabın cam duvarları su absorbe eder ve eğer herhangi bir su sızarsa, titrasyon solüsyonuna su yavaş yavaş salınır uzun süre devam edebilir. Bu nedenle, ölçümden önce, damarları dikkatle kurutun ve sürüklenme oranını hesaplamak için 10-30 dakikalık “kuru çalıştır” çalıştırın. Drift daha sonra sonuçtan çıkarılır. KF, sıvıları ve özel ekipmanlarla, gazları ölçmek için uygundur. Katılardaki en büyük dezavantaj, suyun erişilebilir olması ve kolayca metanol çözeltisine getirilmesi gerekliliğidir. Birçok ortak madde, özellikle çikolata gibi gıdalar suyunu yavaş yavaş ve zorla serbest bırakır ve toplam su içeriğini Karl Fischer reaktifleriyle güvenilir bir şekilde ilişkilendirmek için ek çabalar gerektirir. Örneğin, numuneyi kırmak için hücrelere yüksek kesmeli bir karıştırıcı takılabilir. KF, hidrasyon suyunda olduğu gibi, örneğin lityum klorür ile olduğu gibi, suya güçlü bir bağ içeren bileşiklerle ilgili sorunlar yaşar, bu nedenle KF özel LiCl / DMAc çözücüsü için uygun değildir. KF, otomasyona uygundur. Genellikle, KF, ayrı bir KF titratörü kullanılarak veya hacimsel titrasyon için, genel amaçlı titratörde kurulu bir KF titrasyon hücresi kullanılarak yürütülür. UV / VIS spektrofotometrik algılama ile renk numuneleri ile hacim titrasyonu ile titrasyon bitiş noktası görsel algılanması da mümkündür.