برای تعیین مقدار آب در یک نمونه و به ‌دست آوردن نتایج دقیق، انتخاب روش تیتراسیون کارل فیشر بهینه از میان دو روش حجم سنجی و کولن سنجی ضروری است و. هدف از این نوشتار کوتاه کمک به کسانی است که تجربه زیادی از کار با دستگاه های کارل فیشر ندارند و در عین حال برای آزمایش میزان آب نمونه خود نیازمند انتخاب میان یکی از این دو روش می باشند.

مقدمه:  

دستگاه های کارل فیشر تیتراتور برای اندازه گیری محتوای آب به دو روش متفاوت حجم سنجی ( volumetry ) و کولن سنجی ( coulometry ) طراحی و ساخته می شوند و بدیهی است انتخاب روش مناسب برای تعیین آب یک نمونه مستلزم شناخت این دو روش و بررسی مزایا و محدودیت های هر یک از آنها است.

در هر دو روش کارل فیشر حجم سنجی و کولن سنجی از ید به عنوان ماده واکنش کننده با آب استفاده می شود اما تفاوت اساسی این دو روش در مکانیسم و چگونگی افزودن ید به ظرف تیتراسیون برای واکنش با آب می باشد.

در روش حجم سنجی ، ید به حلال حاوی نمونه در ظرف تیتراسیون اضافه می شود و با آب موجود در آن واکنش انجام می دهد. نقطه پایان تیتراسیون هنگامی فرا می رسد واکنش ید با آب به دلیل تمام شدن محتوای آب نمونه، متوقف گردد. در این روش میزان آب موجود در نمونه از روی حجم معرف کارل فیشر مصرف شده محاسبه می گردد. صحت و دقت قابل قبول برای روش کارل فیشر حجم سنجی به امکان انجام تیتراسیون با انجام دوزهای بسیار دقیق و قابل تکرار وابسته است. علاوه بر آن، کنترل مرتب محلول کارل فیشر برای اطمینان از تازگی و کفایت آن در استفاده از این روش ضروری است.

سل تیتراسیون کارل فیشر به روش حجم سنجی  

در روش کولن سنجی، به جای استفاده از محلول کارل فیشرحاوی ید و انجام دوزهای دقیق، از جریان الکتریکی برای تولید ید در ظرف تیتراسیون استفاده می‌شود. این جریان الکتریکی ید لازم برای واکنش با آب موجود در نمونه را از معرف حاوی ید آزاد می کند و به این ترتیب هر یک ملکول از آب یک ملکول ید آزاد شده را مصرف می کند. نقطه پایان تیتراسیون هنگامی فرا می رسد که با پایان یافتن محتوای آب، مقدار اندکی از ملکول های ید غیر قابل واکنش در محلول باقی می مانند و تحت تاثیر آنها کاهش قابل توجهی در مقاومت محلول حاصل می شود. در این روش میزان آب نمونه با استفاده از حاصل ضرب زمان تیتراسیون در جریانی که برای رسیدن به نقطه پایان لازم است محاسبه می گردد.

سل تیتراسیون کارل فیشر به روش کولن سنجی                 

طرح سوال : کدام روش برای تعیین محتوای آب مناسب تر است؟ کارل فیشر حجم سنجی یا کولن سنجی؟

انتخاب یکی از دو روش کارل فیشر حجم سنجی یا کولن سنجی به عوامل متفاوتی به شرح زیر بستگی دارد:

الف- مقدار آب نمونه

کارل فیشر به روش حجم سنجی برای نمونه هایی با محتوای آب در بازه 0.01 تا 100 درصد ( از 100 ppm به بالا ) مورد استفاده قرار می گیرد و کارل فیشر به روش کولون سنجی برای نمونه هایی با محتوای آب بین 0.001 تا 0.1 درصد ( از 10ppm تا 100ppm ) مورد استفاده قرار می گیرد. البته این اعداد قطعی نیستند. به بیان دیگر، شاید بتوان از هر یک از این دو روش برای تعیین محتوای آب در محدوده ای متفاوت از آنچه ذکر شد استفاده کرد اما محدوده بهینه برای بکارگیری آنها این است :

کارل فیشر حجم سنجی: 0.01 تا 100 درصد

کارل فیشر کولن سنجی : 0.001 تا 0.1 درصد

ب- شکل فیزیکی نمونه

در روش کارل فیشر حجم سنجی امکان باز کردن دریچه ای بر روی درب ظرف تیتراسیون وجود دارد ولی در روش کولون سنجی این امکان وجود ندارد. با توجه به این موضوع در صورتی که نمونه بصورت مایع باشد، تعیین محتوای آب آن با استفاده از هر دو روش قابل انجام است چون نمونه مایع را می توان با سرنگ و از میان سپتوم، بدون باز کردن درب ظرف تیتراسیون به داخل آن تزریق کرد ولی نمونه جامد تنها با باز کردن درب ظرف قابل اضافه کردن خواهد بود، بنابراین در صورتی که نمونه بصورت جامد و پودری شکل باشد روش کارل فیشر حجم سنجی ارجح است.

پ- قابلیت انحلال نمونه

تعیین صحیح و دقیق محتوای آب در نمونه به روش کارل فیشر مستلزم حل شدن کامل آن در حلال و واکنش کامل آن با معرف کارل فیشر است. در صورتی که نمونه به خوبی در حلال حل نشود باید از روش هایی برای کمک به انحلال آن استفاده کرد. یکی از این روش ها بالا بردن دما است که می تواند با تغییر ظرف تیتراسیون از نوع عادی به نوع دو جداره با پوشش ترموستاتیک انجام شود. این کار در هر دو روش کارل فیشر حجم سنجی و کولن سنجی قابل انجام هستند.

روش دیگر برای کمک به انحلال، بکارگیری یک هموژنایزر ( همگن ساز ) در ظرف تیتراسیون است. این کار در روش حجم سنجی و در حین تیتراسیون قابل انجام است ولی در روش کولن سنجی به دلیل شکل ظرف تیتراسیون تنها پیش از انجام تیتراسیون و در ظرفی جداگانه قابل انجام است و چون این کار بر محتوای آب نمونه تاثیر می گذارد، انجام آن در روش کولن سنجی توصیه نمی گردد.

نویسنده: کورش کرباسیان