کارل فیشر

توضیحات

• نام انگلیسی Karl Fischer
• کد مرک 188015
• کد سیگما 1.88051
• CAS 1092570500
• EC Number 215-185-5
• فرمول شیمیایی : NaOH
• جرم ملکولی : 40 g/mol
• حجم 0.5 و 1 و 1.5 لیتر
• سایر کد مرک : 188010,109255,109257

کارل فیشر تیتراسیون چیست؟

تیتراسیون کارل فیشر یک روش تحلیلی است که به طور گسترده ای برای تعیین کمیت مقدار آب در انواع مختلف استفاده می شود  و همچنین محصولات اساسی در پشت آن بر واکنش بونسن بین ید استوار است.

کارل فیشر کسی بود که کشف کرد این واکنش می تواند باشد. وی از یک الکل اولیه (متانول) به عنوان حلال و از یک پایه (پیریدین) به عنوان محلول استفاده کرد: عامل بافر.

واکنش کارل فیشر چگونه است؟

ROH + SO2 + R’N Æ [R’NH] SO3R + H2O + I2 + 2R’N Æ 2 [R’NH] I + [R’NH] SO4R
[الکل] [باز] [نمک آلکیل سولفیت] [آب] [ید] [نمک اسید هیدروودیک] [نمک آلکیل سولفات]

الکل با دی اکسید گوگرد (SO2) واکنش می دهد و پایه تشکیل نمک آلکیل سولفیت میانی است و سپس توسط ید به نمک آلکیل سولفات اکسید می شود. این واکنش اکسیداسیون باعث مصرف آب می شود.
الکل واکنش دهنده معمولاً متانول یا 2- (2-اتوکسی اتوکسی) اتانول است که به آن دی اتیلن گفته می شود.

گلیکول مونو اتیل اتر (DEGEE) یا الکل مناسب دیگر. معرفهای کلاسیک کارل فیشر حاوی پیریدین ، ماده سرطان زای مضر ، به عنوان پایه بودند. معرف هایی که امروزه بیشتر  استفاده می شود فاقد پیریدین است و به جای آن حاوی ایمیدازول یا آمین های اولیه است.

چگونگی عملکرد؟

در واکنش فوق آب و ید با نسبت 1: 1 مصرف می شوند. و زمانیکه که تمام آب موجود است مصرف شده ، ید اضافی ید توسط شاخص تیتراژ به صورت ولتامتری تشخیص داده می شود
این الکترود نشان دهنده نقطه پایان تیتراژ است. مقدار آب موجود در نمونه که براساس غلظت ید موجود در محاسبه می شود، معرف تیتراسیون کارل فیشر و مقدار معرف کارل فیشر مصرف شده در تیتراژ است.

آیا واکنش کارل فیشر به pH حساس است؟

سرعت واکنش به مقدار pH حلال یا محیط کار بستگی دارد. وقتی pH بین 5 تا 8 باشد، تیتراسیون به طور معمول پیش می رود. با این حال ، هنگامی که pH کمتر از 5 باشد ،
سرعت تیتراسیون بسیار کند است. از طرف دیگر ، وقتی pH بالاتر از 8 باشد ، سرعت تیتراسیون سریع است ، اما فقط به دلیل یک واکنش دفع کننده استری شدن که باعث تولید آب می شود و در نتیجه باعث از بین رفتن نقطه پایان خواهد شد. بنابراین ، محدوده pH مطلوب برای واکنش کارل فیشر از 5 تا 8 است و نمونه های بسیار اسیدی یا اساسی باید بافر شوند تا pH کلی به آن محدوده برسد.

دو نوع تیتراسیون کارل فیشر کدامند؟

1) حجم KFT

در کارل فیشر حجمی ، ید از طریق مکانیکی به یک حلال حاوی نمونه اضافه می شود. در طول تیتراسیون ، بیورت تیتراژور است. آب بر اساس حجم کارل فیشر کمی می شود
معرف مصرف شده است.
حجم مناسب برای تعیین میزان آب در محدوده 100 ppm تا 100٪  است.
دو نوع سیستم اصلی معرف حجمی KFT وجود دارد:
الف) در KF حجمی یک جز component ، معرف تیتراسیون (همچنین به عنوان CombiTitrant شناخته می شود ، یا یک کامپوزیت) شامل تمام مواد شیمیایی مورد نیاز برای واکنش کارل فیشر ، یعنی ید ، دی اکسید گوگرد و باز ، در الکل مناسب حل می شود. متانول نیز به طور معمولی به عنوان محیط کار در سلول تیتراسیون استفاده می شود.  کار با معرفهای حجمی یک جزئی راحت تر است و معمولاً هزینه کمتری نسبت به معرفهای دو جزئی دارند.

ب) در KF حجمی دو جزئی ، عامل تیتراسیون (معمولاً به عنوان Titrant شناخته می شود) که فقط حاوی ید و متانول است ، در حالی که حلال حاوی کارل فیشر از اجزای واکنش به عنوان محیط کار در سلول تیتراسیون مورد استفاده قرار میگیرند. معرف های دو کامپوننت از پایداری طولانی مدت و زمان تیتراسیون سریع تری نسبت به معرف های یکپارچه برخوردار هستند ، اما معمولاً هزینه بالاتری دارند و ظرفیت حلال کمتری دارند.

2) کوفتومتری KFT

در کارلو فیشر کولومتریک ، ید در طی تیتراسیون به صورت الکتروشیمیایی درجا تولید می شود. اب بر اساس کل بار تصویب شده (Q) ، اندازه گیری میشود و توسط جریان (آمپر) و زمان ، کمی می شود. با توجه به رابطه زیر:
Q = 1 C (کولن) = 1 A x 1 s که در آن 1 میلی گرم H2 و O = 10.72 درجه سانتیگراد برای تعیین مقدار آب در محدوده 1 ppm تا 5٪ مناسب است.

دو نوع اصلی از سیستم های واکنش دهنده کولومتریک KFT وجود دارد:

الف) در KF کوولومتری معمولی یا سلولهای برشته ، دیافراگم – یا فریت، آند از کاتد تشکیل دهنده سلول الکترولیتی معروف به الکترود ژنراتور را جدا می کند.

هدف از فریت جلوگیری از وجود ید تولید شده در آند است

ب) در KF کوولومتری سلولهای fritless ، از یک طرح سلول ابتکاری استفاده می شود که از طریق a ترکیبی از عوامل ، اما بدون هیچ زخم ، دسترسی به ید را تقریباً غیرممکن می کند. کاتد به جای واکنش با آب ، به یدید تبدیل می شود.

از مزایای سلول fritless (سلول بدون دیافراگم) می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• فقط از یک معرف استفاده می کند
o هزینه معرف کمتر
• تمیز کردن سلول تیتراسیون بسیار آسان تر است
o کاهش زمان خرابی
o هزینه نگهداری پایین تر
• ارزش رانش بلند مدت (پس زمینه) با ثبات تر است
o می توان بدون پر کردن مجدد از معرف استفاده کرد
• دوباره پر کردن الکترولیت مناسب برای اتوماسیون است.
o کاهش زمان خرابی
o افزایش ایمنی آزمایشگاه

تیتراژور حجمی چگونه کار می کند؟

تیتراژ حجمی سه عملکرد اصلی زیر را انجام می دهد:
1) این ماده معرف تیتراسیون KF را که حاوی ید است ، با استفاده از بورت در سلول توزیع می کند
2) با استفاده از الکترود نشانگر پین دو پلاتین ، نقطه پایانی تیتراسیون را تشخیص می دهد
3) نتیجه نهایی را بر اساس حجم معرف KF توزیع شده با استفاده از ریز پردازنده پردازشی محاسبه می کند

تیتراژ کوولومتریک چگونه کار می کند؟

تیتراژور سه عملکرد اصلی زیر را انجام می دهد:
1) به جای اینکه معرف KF را به عنوان توزیع کند ،در تیتراسیون حجمی در آند سلول تیتراسیون ید تولید می کند
2) با استفاده از الکترود نشانگر پین دو پلاتین ، نقطه پایانی تیتراسیون را تشخیص می دهد
3) نتیجه نهایی را بر اساس کل شارژ عبور داده شده (Q) ، در Coulombs ، با استفاده از ریز پردازنده روی صفحه محاسبه می کند

چگونه می توان عملکرد Titrator را کنترل کرد؟

چه اندازه نمونه ای باید استفاده شود؟

مقدار نمونه مورد استفاده بستگی به میزان آب پیش بینی شده و درجه مورد نظر دارد. لطفا به جدول مرجع زیر مراجعه کنید: