مقالات
کاربرد های تیتراسیون کارل فیشر
تاریخ : 8 تیر 1400
تیتراسیون کارل فیشر (KF ) یک واکنش احیا است که محتوای آب موجود در نمونه را به دقت تعیین می کند. این تیتراسیون به دلیل اختصاصی بودن ، دقت و سرعت اندازه گیری.، یک روش مرجع برای اندازه گیری H2O به حساب می آید.*
در واکنش تیتراسیون کارل فیشر باید از حلال های متفاوت برای حل شدن مطلوب نمونه استفاده می شود زیرا حل شدن ناقص نمونه در حلال می تواند منجر به آزاد شدن آهسته آب و عدم دستیابی به نقطه پایان صحیح واکنش گردد.
برای اطمینان از حل شدن کامل نمونه ، گاهی اوقات از روش های فیزیکی نظیر خورد یا ریز کردن نمونه و یا از گرم کردن ظرف تیتراسیون نیز استفاده می شود.
کارل فیشر تیتراتور مدل KFT50 TITRIKA
انواع نمونه ها
تیتراسیون کارل فیشر برای اندازه گیری محتوای آب در طیف بسیار وسیعی از نمونه ها مورد استفاده قرار می گیرد. در زیر به برخی از معمول ترین نمونه ها اشاره می شود :
مواد شیمیایی
ترکیبات معدنی شامل نمک های قلیلیی و قلیلیی خاکی به خوبی در متانول حل نمی شوند، بنابراین ممکن است از ترکیبات دیگر نظیر ترکیبی از فرمامید 50% و متانل 50% به عنوان حلال برای این نمونه ها استفاده شود.
اگر هیچ حلال آلی مناسبی برای حل کردن یک نمونه وجود نداشته باشد ، ناچار به استفاده از یک آون کارل فیشر خواهیم بود. آون کارل فیشر بگونه ای طراحی شده است که آب موجود در نمونه را تبخیر کند و سپس از طریق یک مسیر کوتاه ، آن را به ظرف تیتراسیون کارل فیشر منتقل نماید. با این فرآیند ، محتوای آب نمونه پس از تبخیر و انتقال به ظرف تیتراسیون ، بصورت مستقیم تیتر میشود.
در تیتراسیون کارل فیشر ، pH باید به خوبی در حد خنثی نگهداشته شود چون در pH اسیدی واکنش بسیار کند است و دسترسی به نقطه پایان به سختی انجام می شود . از سوی دیگر در محیط قلیایی ، ید توسط یک واکنش جانبی و در مسیری متفاوت از انتظار ما مصرف می شود و این منجر به یک نتیجه اشتباه و بالاتر از مقدار واقعی آب می گردد. بنابراین در شرایطی که pH اسیدی یا قلیایی است باید برای اصلاح آن از یک بافر استفاده شود.
تیتراسیون کارل فیشر ، روش مناسبی برای تعیین آب در ترکیبات آلی با گروه های عاملی فعال نظیر اسید های قوی که می توانند در یک واکنش احیا شرکت کنند ، به حساب نمی آید. با این حال مجموعه بزرگی از ترکیبات آلی نظیر هیدروکربن ها ، استر ها و اتر ها و الکل ها می توانند به روش کارل فیشر مورد آنالیز قرار گیرند..ممکن است برای حل شدن کامل هیروکربن ها با زنجیره بلند نیاز به استفاده از پروپانول یا کلروفورم به عنوان حلال باشد.. پروتئین ها و قند ها نیز نیازمند یک حلال اصلاح شده و گرم کردن سل برای بالا بردن سرعت حل شدن هستند.
در نتیجه واکنش کتون ها با متانول ، آب تشکیل می شود و این فرآیند منجر به ناپدید شدن نقطه پایان واقعی و ثبت نتایج نادرست می گردد. بنابراین واکنشگر های کارل فیشر از نوع بدون متانول با چنین مواد شیمیایی باید مورد استفاده قرار گیرند.
فرآورده های دارویی
تیتراسیون کارل فیشر روش انتخابی برای تعیین محتوای آب مواد اولیه و نیز محصولات دارویی مانند مواد پایه ، نمک های معدنی ، حلال ها ، اکسی پیان ها و... ، است.
تعیین آب در مواد واسطه نیز بسیار مهم است چون محتوای آب موجود در آنها خصوصیات کیفی فرآورده ها نظیر خصوصیات چسبندگی یا میزان روان بودن آنها را تحت تاثیر قرار می دهد این موضوع در هنگام فرمولاسیون دارو بصورت پودر ، قرص یا ... بسیار اهمیت دارد.
در محصولات نهایی ، تعیین میزان آب برای بررسی خصوصیات فیزیکی مطلوب و عمر قفسه ای دارو بسیار مهم است.
حلالیت ضعیف و گازدار بودن برخی از فرمولاسیون ها باعث بروز مشکلاتی در تعیین محتوای آب آنها به روش تیتراسیون کارل فیشر می گردد اما قریب به اتفاق فرآورده های دارویی شامل فرآورده های جامد ، مایعات ، کرم ها و شیاف ها به راحتی و به صورت مستقیم قابل تیتر کردن هستند و تنها در برخی موارد نیاز به استفاده از حلالی غیر از متانول ، مانند کلروفورم یا پروپانول دارند.
پلاستیک ها
بطور معمول میزان آب در پلاستیک ها به صورت فیبر ، گرانول یا محلول ، بسیارجزئی است بگونه ای که روش کارل فیشر کولومتری برای اندازه گیری آن ترجیح داده می شود.، با افزودن کلروفورم یا متیل پیرولیدون ، تیتراسیون کارل فیشرحجم سنجی ممکن است برای پودرهای دانه ریز پلیمر پلاستیک ، که به خوبی حل شده باشند مورد استفاده قرار گیرد.
افزودن متانول به این ترکیبات باعث استخراج آب می شود و تعیین مقدار آن می گردد. اما در صورت کار با نمونه های زبر و غیر قابل ترکیب با متانول باید برای استخراج آب از یک آون کارل فیشر استفاده کرد. در این حالت دما باید بدقت کنترل شود تا از پلی مریزاسیون بیشتر و آزاد شدن آب اضافی ناشی از آن یا تخریب نمونه در حین گرم شدن جلوگیری گردد.
مواد غذایی
محتوای آب مواد غذایی بر پایداری ، زمان نگهداری ، ظاهر ، بافت و مزه و نیز دیگر خصوصیات فیزیکو شیمیایی این مواد تاثیر دارد . یکی از مهم ترین روش های تعیین میزان آب در مواد غذایی تیتراسیون KF است ، با این حال این کار بدلیل وجود مواد و اجزاء متعدد و متفاوت موجود در مواد غذایی و نیاز احتمالی به روش های پیچیده برای آماده سازی نمونه ممکن است قدری پیچیده باشد.
در فرآیند تعیین آب در مواد غذایی به روش تیتراسیون کارل فیشر ، معمولا از روش های مختلف آماده سازی نمونه مانند ریز کردن نمونه ها ، همگن سازی در مخلوط کن هایی با سرعت بالا ، حرارت دادن و ... جهت بهینه کردن شرایط و دستیابی به نتایج صحیح استفاده می شود.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* برای مطالعه فرمول واکنش تیتراسیون کارل فیشر و عوامل موثر بر این واکنش ، لطفا به دو مقاله کوتاه " مقدمه ای بر تیتراسیون کارل فیشر و کاربرد های آن " و " تیتراسیون کارل فیشر به روش حجم سنجی " مندرج در بخش مقالات کارل فیشر در تارنمای شرکت کیان شار دانش مراجعه فرمایید.
گردآوری و تنظیم : کورش کرباسیان
منابع :
• http://bikeitech.com/DATAS/es_free3/f_49780a70f38f3.pdf
• https://www.mt.com/dam/MT-NA/KarlFischerHelpPage/KF_Chemicals.pdf
• www.academia.edu/5822744/Water_Determination_by_Karl_Fischer_Titration