Método Karl Fischer

O método Karl Fischer, abreviado como método de Fischer, é um método de análise volumétrica para determinação de umidade proposto por Karl Fischer em 1935. Entre todos os métodos químicos para determinar a umidade em substâncias, é o mais específico e exato para a água. Aperfeiçoado nos últimos anos, com maior exatidão e faixa de medição ampliada, foi adotado como método padrão para determinação de umidade em muitas substâncias.

O método Fischer tem duas variantes: titulação (volumétrica) e coulométrica. É adequado para determinar o teor de água em muitos compostos inorgânicos e orgânicos e é um método clássico reconhecido mundialmente para a determinação do teor de umidade. Ele pode determinar rapidamente a umidade em líquidos, sólidos e gases; é o método químico mais específico e exato e um método de análise padrão do setor usado universalmente. É amplamente aplicado nas indústrias de petróleo, química, energética, farmacêutica, alimentícia, de ensaios e de agrotóxicos, bem como em universidades e pesquisa científica.

Diferenças entre os métodos Karl Fischer coulométrico e volumétrico

O princípio da titulação Karl Fischer envolve duas etapas de reação, conforme mostrado abaixo:

(1) CH₃OH + SO₂ + RN → [RNH]SO₃CH₃ (RN = base orgânica)

(2) H₂O + I₂ + [RNH]SO₃CH₃ + 2RN → [RNH]SO₄CH₃ + 2[RNH]I (RN = base orgânica)

Durante a reação, iodo e água são consumidos em proporção molar de 1:1; medindo a quantidade de iodo consumida, é possível calcular o teor de água da amostra.

A determinação de umidade Karl Fischer é um método eletroquímico que pode ser dividido emvolumétricoecoulométricodois tipos.

Quando o método volumétrico determina o teor de umidade, baseia-se principalmente na reação eletroquímica:

Ânodo: 2I^- - 2e → I₂ ; cátodo: I₂ + 2e → 2I^-; 2H⁺ + 2e → H₂↑

Quando ambos I₂e I^-estão presentes na célula de reação, as reações acima ocorrem simultaneamente nos dois eletrodos — I₂é reduzido no eletrodo positivo e I^-é oxidado no eletrodo negativo; portanto, flui corrente entre os dois eletrodos. Se apenas I^-estiver presente na solução, sem I₂, nenhuma corrente flui entre os dois eletrodos.

O reagente Karl Fischer contém componentes ativos como iodo e uma base orgânica (por exemplo, piridina). Quando dosado na célula de reação, ele sofre as reações (1) e (2) acima com a água da amostra.

À medida que a reação prossegue, a água é continuamente consumida e I^-é gerado até o ponto final da titulação, quando toda a água é consumida. Nesse momento, resta na solução um traço de reagente Karl Fischer não reagido, com I₂e I^-coexistindo; a corrente começa a fluir entre os dois eletrodos, indicando o ponto final, e a titulação para. O teor de umidade da amostra é determinado pela medição do volume de reagente Karl Fischer consumido.

coulométrico

No método coulométrico (também chamado de método eletrométrico), a amostra é dissolvida em um eletrólito que contém um solvente iodado especial; a água da amostra reage e consome iodo. No entanto, o iodo necessário já não é um reagente de iodo padronizado, mas é gerado pela oxidação anódica do I- na solução. O iodo gerado reage com a água da amostra e é consumido, sendo depois regenerado por eletrólise. Quando toda a água reagiu e a concentração de iodo no eletrólito retorna ao nível preestabelecido (o excesso de iodo gerado provoca uma variação de potencial), a eletrólise cessa. O teor de umidade da amostra é então calculado segundo a lei de Faraday da eletrólise.