كارل فيشرمرك: 109257

109257 :Carl Fisher Merck

كارل فيشر تيتراسيون چيست؟

تيتراسيون كارل فيشر يك روش تحليلي است كه به طور گسترده اي براي تعيين كميت مقدار آب در انواع مختلف استفاده مي شود  و همچنين محصولات اساسي در پشت آن بر واكنش بونسن بين يد استوار است.

كارل فيشر كسي بود كه كشف كرد اين واكنش مي تواند باشد. وي از يك الكل اوليه (متانول) به عنوان حلال و از يك پايه (پيريدين) به عنوان محلول استفاده كرد: عامل بافر.

واكنش كارل فيشر چگونه است؟

ROH + SO2 + R’N Æ [R’NH] SO3R + H2O + I2 + 2R’N Æ 2 [R’NH] I + [R’NH] SO4R
[الكل] [باز] [نمك آلكيل سولفيت] [آب] [يد] [نمك اسيد هيدرووديك] [نمك آلكيل سولفات]

الكل با دي اكسيد گوگرد (SO2) واكنش مي دهد و پايه تشكيل نمك آلكيل سولفيت مياني است و سپس توسط يد به نمك آلكيل سولفات اكسيد مي شود. اين واكنش اكسيداسيون باعث مصرف آب مي شود.
الكل واكنش دهنده معمولاً متانول يا 2- (2-اتوكسي اتوكسي) اتانول است كه به آن دي اتيلن گفته مي شود.

گليكول مونو اتيل اتر (DEGEE) يا الكل مناسب ديگر. معرفهاي كلاسيك كارل فيشر حاوي پيريدين ، ماده سرطان زاي مضر ، به عنوان پايه بودند. معرف هايي كه امروزه بيشتر  استفاده مي شود فاقد پيريدين است و به جاي آن حاوي ايميدازول يا آمين هاي اوليه است.

چگونگي عملكرد؟

در واكنش فوق آب و يد با نسبت 1: 1 مصرف مي شوند. و زمانيكه كه تمام آب موجود است مصرف شده ، يد اضافي يد توسط شاخص تيتراژ به صورت ولتامتري تشخيص داده مي شود
اين الكترود نشان دهنده نقطه پايان تيتراژ است. مقدار آب موجود در نمونه كه براساس غلظت يد موجود در محاسبه مي شود، معرف تيتراسيون كارل فيشر و مقدار معرف كارل فيشر مصرف شده در تيتراژ است.

آيا واكنش كارل فيشر به pH حساس است؟

سرعت واكنش به مقدار pH حلال يا محيط كار بستگي دارد. وقتي pH بين 5 تا 8 باشد، تيتراسيون به طور معمول پيش مي رود. با اين حال ، هنگامي كه pH كمتر از 5 باشد ،
سرعت تيتراسيون بسيار كند است. از طرف ديگر ، وقتي pH بالاتر از 8 باشد ، سرعت تيتراسيون سريع است ، اما فقط به دليل يك واكنش دفع كننده استري شدن كه باعث توليد آب مي شود و در نتيجه باعث از بين رفتن نقطه پايان خواهد شد. بنابراين ، محدوده pH مطلوب براي واكنش كارل فيشر از 5 تا 8 است و نمونه هاي بسيار اسيدي يا اساسي بايد بافر شوند تا pH كلي به آن محدوده برسد.

دو نوع تيتراسيون كارل فيشر كدامند؟

1) حجم KFT

در كارل فيشر حجمي ، يد از طريق مكانيكي به يك حلال حاوي نمونه اضافه مي شود. در طول تيتراسيون ، بيورت تيتراژور است. آب بر اساس حجم كارل فيشر كمي مي شود
معرف مصرف شده است.
حجم مناسب براي تعيين ميزان آب در محدوده 100 ppm تا 100٪  است.
دو نوع سيستم اصلي معرف حجمي KFT وجود دارد:
الف) در KF حجمي يك جز component ، معرف تيتراسيون (همچنين به عنوان CombiTitrant شناخته مي شود ، يا يك كامپوزيت) شامل تمام مواد شيميايي مورد نياز براي واكنش كارل فيشر ، يعني يد ، دي اكسيد گوگرد و باز ، در الكل مناسب حل مي شود. متانول نيز به طور معمولي به عنوان محيط كار در سلول تيتراسيون استفاده مي شود.  كار با معرفهاي حجمي يك جزئي راحت تر است و معمولاً هزينه كمتري نسبت به معرفهاي دو جزئي دارند.

ب) در KF حجمي دو جزئي ، عامل تيتراسيون (معمولاً به عنوان Titrant شناخته مي شود) كه فقط حاوي يد و متانول است ، در حالي كه حلال حاوي كارل فيشر از اجزاي واكنش به عنوان محيط كار در سلول تيتراسيون مورد استفاده قرار ميگيرند. معرف هاي دو كامپوننت از پايداري طولاني مدت و زمان تيتراسيون سريع تري نسبت به معرف هاي يكپارچه برخوردار هستند ، اما معمولاً هزينه بالاتري دارند و ظرفيت حلال كمتري دارند.

2) كوفتومتري KFT

در كارلو فيشر كولومتريك ، يد در طي تيتراسيون به صورت الكتروشيميايي درجا توليد مي شود. اب بر اساس كل بار تصويب شده (Q) ، اندازه گيري ميشود و توسط جريان (آمپر) و زمان ، كمي مي شود. با توجه به رابطه زير:
Q = 1 C (كولن) = 1 A x 1 s كه در آن 1 ميلي گرم H2 و O = 10.72 درجه سانتيگراد براي تعيين مقدار آب در محدوده 1 ppm تا 5٪ مناسب است.

دو نوع اصلي از سيستم هاي واكنش دهنده كولومتريك KFT وجود دارد:

الف) در KF كوولومتري معمولي يا سلولهاي برشته ، ديافراگم – يا فريت، آند از كاتد تشكيل دهنده سلول الكتروليتي معروف به الكترود ژنراتور را جدا مي كند.

هدف از فريت جلوگيري از وجود يد توليد شده در آند است

ب) در KF كوولومتري سلولهاي fritless ، از يك طرح سلول ابتكاري استفاده مي شود كه از طريق a تركيبي از عوامل ، اما بدون هيچ زخم ، دسترسي به يد را تقريباً غيرممكن مي كند. كاتد به جاي واكنش با آب ، به يديد تبديل مي شود.

از مزاياي سلول fritless (سلول بدون ديافراگم) مي توان به موارد زير اشاره كرد:
• فقط از يك معرف استفاده مي كند
o هزينه معرف كمتر
• تميز كردن سلول تيتراسيون بسيار آسان تر است
o كاهش زمان خرابي
o هزينه نگهداري پايين تر
• ارزش رانش بلند مدت (پس زمينه) با ثبات تر است
o مي توان بدون پر كردن مجدد از معرف استفاده كرد
• دوباره پر كردن الكتروليت مناسب براي اتوماسيون است.
o كاهش زمان خرابي
o افزايش ايمني آزمايشگاه

تيتراژور حجمي چگونه كار مي كند؟

تيتراژ حجمي سه عملكرد اصلي زير را انجام مي دهد:
1) اين ماده معرف تيتراسيون KF را كه حاوي يد است ، با استفاده از بورت در سلول توزيع مي كند
2) با استفاده از الكترود نشانگر پين دو پلاتين ، نقطه پاياني تيتراسيون را تشخيص مي دهد
3) نتيجه نهايي را بر اساس حجم معرف KF توزيع شده با استفاده از ريز پردازنده پردازشي محاسبه مي كند

تيتراژ كوولومتريك چگونه كار مي كند؟

تيتراژور سه عملكرد اصلي زير را انجام مي دهد:
1) به جاي اينكه معرف KF را به عنوان توزيع كند ،در تيتراسيون حجمي در آند سلول تيتراسيون يد توليد مي كند
2) با استفاده از الكترود نشانگر پين دو پلاتين ، نقطه پاياني تيتراسيون را تشخيص مي دهد
3) نتيجه نهايي را بر اساس كل شارژ عبور داده شده (Q) ، در Coulombs ، با استفاده از ريز پردازنده روي صفحه محاسبه مي كند

چگونه مي توان عملكرد Titrator را كنترل كرد؟

چه اندازه نمونه اي بايد استفاده شود؟

مقدار نمونه مورد استفاده بستگي به ميزان آب پيش بيني شده و درجه مورد نظر دارد. لطفا به جدول مرجع زير مراجعه كنيد: