Различие между кулонометрическим и объёмным титрованием по методу Карла Фишера — VicoMeter | Jiangsu Victor Instrument Meter Co., Ltd.

WKT-A9 Кулонометрический анализатор следовой влаги Карла Фишера

Метод Карла Фишера

Метод Карла Фишера, сокращённо метод Фишера, — это объёмный метод анализа для определения влаги, предложенный Карлом Фишером в 1935 году. Среди всех химических методов определения влаги в веществах он обладает наибольшей специфичностью и точностью по отношению к воде. Усовершенствованный в последние годы, он обеспечивает более высокую точность и расширенный диапазон измерений и принят в качестве стандартного метода определения влаги для многих веществ.

Метод Фишера имеет два варианта: титриметрический (объёмный) и кулонометрический. Он подходит для определения содержания воды во многих неорганических и органических соединениях и является признанным в мире классическим методом определения содержания влаги. Он позволяет быстро определять влагу в жидкостях, твёрдых веществах и газах; это наиболее специфичный и точный химический метод и повсеместно применяемый стандартный метод анализа. Он широко применяется в нефтяной, химической, энергетической, фармацевтической, пищевой промышленности, в испытательных лабораториях и производстве пестицидов, а также в вузах и научных исследованиях.

WKT-C9 Объёмный титратор влажности Карла Фишера

Различия между кулонометрическим и объёмным методами Карла Фишера

Принцип титрования по методу Карла Фишера включает две стадии реакции, показанные ниже:

(1) CH₃OH + SO₂ + RN → [RNH]SO₃CH₃ (RN = органическое основание)

(2) H₂O + I₂ + [RNH]SO₃CH₃ + 2RN → [RNH]SO₄CH₃ + 2[RNH]I (RN = органическое основание)

В ходе реакции йод и вода расходуются в молярном соотношении 1:1; по количеству израсходованного йода можно рассчитать содержание воды в образце.

Определение влаги по методу Карла Фишера — это электрохимический метод, который можно разделить наобъёмныйикулонометрическийдва типа.

объёмный

Анализатор влажности по методу Карла Фишера WKT-C30 (объёмный)

При определении содержания влаги объёмным методом в основном используется следующая электрохимическая реакция:

Анод: 2I^- - 2e → I₂ ; катод: I₂ + 2e → 2I^-; 2H⁺ + 2e → H₂↑

Когда в реакционной ячейке одновременно присутствуют I₂и I^-и указанные выше реакции протекают одновременно на обоих электродах — I₂восстанавливается на положительном электроде, а I^-окисляется на отрицательном электроде; поэтому между двумя электродами протекает ток. Если же в растворе^-присутствует только I, без I₂, ток между двумя электродами не протекает.

Реагент Карла Фишера содержит активные компоненты, такие как йод и органическое основание (например, пиридин). При дозировании в реакционную ячейку он вступает с водой образца в реакции (1) и (2), указанные выше.

По мере протекания реакции вода непрерывно расходуется и образуется I^-до достижения конечной точки титрования, когда вся вода израсходована. В этот момент в растворе остаётся след не прореагировавшего реагента Карла Фишера с одновременным присутствием I₂и I^-; между двумя электродами начинает протекать ток, что указывает на конечную точку, и титрование прекращается. Содержание влаги в образце определяют по измеренному объёму израсходованного реагента Карла Фишера.

Анализатор следовых количеств влаги по методу Карла Фишера WKT-A9Pro (кулонометрический)

кулонометрический

В кулонометрическом методе (его также называют электрометрическим) образец растворяют в электролите, содержащем специальный растворитель на основе йода; вода, содержащаяся в образце, реагирует и расходует йод. Однако необходимый йод — уже не стандартизированный раствор йода, а йод, генерируемый анодным окислением I- в растворе. Образовавшийся йод реагирует с водой образца и расходуется, после чего вновь генерируется электролизом. Когда вся вода прореагировала и концентрация йода в электролите возвращается к заданному уровню (избыток генерированного йода вызывает изменение потенциала), электролиз прекращается. Затем содержание влаги в образце рассчитывают по закону электролиза Фарадея.

Различия и меры предосторожности: кулонометрический и объёмный методы

Наибольшее различие между объёмным и кулонометрическим методами состоит в том, что I₂различаются по источнику: в объёмном методе I₂поступает из реагента-титранта, а в кулонометрическом методе I₂образуется при электролизе электролита, содержащего I^-генерируется путём электролиза электролита.
В кулонометрическом методе количественная связь между количеством электричества в электролитической ячейке и генерируемым йодом строгая, поэтому кулонометрический метод обеспечивает более высокую точность измерений. В то же время из-за ограниченной скорости электролиза при низком содержании влаги в образце кулонометрический метод Карла Фишера обеспечивает не только быстрое определение, но и хорошую сходимость данных.
Как правило, при содержании влаги в образце <1000 ppm кулонометрический метод оптимален; при содержании влаги ≥1000 ppm больше подходит объёмный метод.
Органическое основание служит для нейтрализации кислого вещества (алкилсернистой кислоты), образующегося в процессе титрования, что обеспечивает протекание системы в подходящем диапазоне pH. Исследования показали, что пиридин не является наиболее подходящим основанием. Будучи слабым основанием, он не может полностью нейтрализовать кислые промежуточные продукты, из-за чего общая реакция идёт медленнее и не до конца, а повторяемость результатов низкая. Кроме того, пиридин имеет неприятный запах. По мере развития метода пиридин постепенно заменялся более подходящими основаниями (такими как имидазолы).
Поскольку кулонометрический метод определяет влагу по количеству электричества, затраченного на электролиз йода, в образце не должно происходить следующих побочных реакций: а) реакция с реагентом Карла Фишера с образованием воды; б) расходование или выделение йода в измерительной ячейке. Поэтому некоторые образцы — такие как соли железа, нитриты, кетоновые соли, оксиды, гидроксиды, альдегиды, кетоны, пероксиды металлов, сильные окислители, сильные кислоты и борсодержащие соединения — нельзя испытывать кулонометрическим методом.