Teknolojide Geleceğin Malzemesi, Biyomalzemeler

Karl Fischer (24 Mart 1901 – 16 Nisan 1958) Alman kimyagerdir. 1935’te numunelerde eser
miktarda suyu belirlemek için bir yöntem yayınladı. Bu yöntem şu an Karl Fischer titrasyonu
olarak adlandırılmaktadır. Başlangıçta manuel olarak gerçekleştirilmiştir ancak sonradan
otomatikleştirilmiştir. Tüm büyük kimyasal üreticileri ve petrol rafinerileri dahil olmak üzere
hükümet, akademik ve endüstri laboratuvarları tarafından kullanılmaktadır. Dünya çapında
su içeriği tayininde birincil yöntem olarak kullanılmaya devam etmektedir.
Titrasyon Metodu
Kurumanın aksine, bu belirli bir yöntemdir. Herhangi bir yan reaksiyon görülmezse sadece
su belirlenecektir. Yöntem hızlıdır (normalde birkaç dakika) ve doğrulanabilir. Bu nedenle
tamamen belgelendirilmiştir. Altmış yılı aşkın süre önce tanıtılmış olup o zamandan bu
İnovatif Kimya Dergisi kaynak gösterilmeden paylaşılamaz.
zamana ilerleme ile laboratuvarları fethediyor ve birçok laboratuvarda bu olmadan yaşamı
hayal etmek imkansız.
KF titrasyonu ile hem serbest hem de bağlı su belirlenebilir, örn. yüzey suyu açık kristaller
veya içinde bulunan su. Yöntem geniş bir konsantrasyonda çalışır. Ppm % 100’e kadar
değişebilir, tekrarlanabilir ve doğru sonuçlar sağlar.
Reaktant
Karl Fischer yeni analitik yöntemini geliştirirken, Bunsen reaksiyonunu sulu ortamdaki
kükürt dioksit tayini için kullanılır.
Çözümleri:
SO2 + I2 + 2H2O → H2SO4 + 2HI
Bu reaksiyon, sülfür dioksit varsa suyun belirlenmesi için de kullanılabilir fazlalıktır ve bu
şekilde üretilen asitler bir baz ile nötralize edilir. Karl Fischer tarafından kullanılan piridin
taban tamamen rasgele seçilmişti: piridin rafta duruyordu. Bu, piridin ve metanol
karışımında iyot ve kükürt dioksit çözeltisi olan klasik KF reaktifinin kurulmasına yol açtı.
254 g iyot, 5 litrelik susuz metanol içinde çözülür. Bu, 790 g piridin ile muamele edilir, iyice
karıştırılır ve daha sonra 192 g sıvı S02 eklenir. 1 mL KFR yaklaşık olarak karşılık gelir. 3 mg
H2O. Bu kombine reaktifin titresi çok sabit değildi. Hemen hemen her gün titre belirlemeleri
yapılmalıdır. Yardım, ayrı reaktiflerin kullanımı ile sağlandı. Titrasyon çözeltisi 1 litrelik
metanolde 30 g iyodin’den oluşmaktadır. Reaksiyon çözeltisi için, 60 g SO2, her biri 300 mL
metanol ve piridinden oluşan bir karışıma eklenmiştir. Bu şekilde hazırlanan titrasyon
solüsyonunun titresi (yaklaşık 1.7 mg H2O / mL), iki aylık bir süre zarfında sadece yaklaşık%
1.3 oranında azaldı ve nispeten dengeli olarak düşünülebilir. Bununla birlikte, çoğu
uygulama için nispeten kararlı bir titre sahip tek bileşenli bir reaktif ile çalışılması önerilir.
Böyle bir ayıraç elde etmek için metanolün yerini etilen glikol monometil eter (Cellosolve)
aldı.
Karl Fischer titrasyonu kimyasallar, yağlar, ilaçlar ve gıdalar da dahil olmak üzere her
türlünumunede suyun nicel tayini için analitik bir yöntemdir
Karl Fischer Titrasyonu
Karl Fischer titrasyonu analitik kimyada, numunedeki eser miktarda suyun
miktarınıbelirlemek için topolojik veya titrasyonlu titrasyonu kullanan klasik bir titrasyon
metodudur.1935 yılında Alman kimyager Karl Fischer tarafından icat edildi. Bugün
İnovatif Kimya Dergisi kaynak gösterilmeden paylaşılamaz.
titrasyon, otomatikleştirilmiş bir Karl Fischer titratörü ile yapılır.
Kulometrik titrasyon;
Titrasyon hücresinin ana bölmesi, anot solüsyonu artı analiti içerir. Anot çözeltisi bir alkol
(ROH), bir baz (B), SO2 ve I2‘den oluşur. Kullanılabilecek tipik bir alkol metanol veya dietilen
glikol monoetil eterdir ve ortak bir baz imidazoldür. Titrasyon hücresi ayrıca, ana bölmenin
anot solüsyonuna bir katot daldırılmış daha küçük bir bölmeden oluşur. İki bölme, iyon
geçirgen bir zar ile ayrılmıştır. Akım elektrik devresi vasıtasıyla sağlandığında Pt anot I2
üretir. Aşağıda gösterilen net reaksiyon, SO2‘nin I2 tarafından oksidasyonudur. Her mol H2O
için bir mol I2 tüketilir. Başka bir deyişle, 1 mol su için 2 mol elektron tüketilmektedir.
B·I2 + B·SO2 + B + H2O → 2BH+I− + BSO3
BSO3 + ROH → BH+ROSO3−
Bitiş noktası en yaygın olarak bipotensiyometrik bir yöntemle saptanır. İkinci bir çift Pt
elektrotu anot çözeltisine batırılır. Dedektör devresi titrasyon sırasında iki dedektör
elektrotu arasında sabit bir akım tutar. Eşdeğerlik noktasından önce, çözüm I– ama az I2
içerir. Eşdeğerlik noktasında I2 fazlalığı belirir ve ani voltaj düşüşü bitiş noktasını işaret
eder. Daha sonra, I2 üretmek ve son noktaya ulaşmak için gerekli olan şarj miktarı orijinal
numunedeki su miktarını hesaplamak için kullanılabilir.
Volumetrik titrasyon
Hacimsel titrasyon kulometrik titrasyon ile aynı prensiplere dayanıyor, ancak şu anda
yukarıdaki anot solüsyonu titrant solüsyon olarak kullanılmaktadır. Titrant, bir alkol (ROH),
baz (B), SO2 ve bilinen bir konsantrasyon I2‘den oluşur. Burada piridin baz olarak
kullanılmıştır.
Her mol H2O için bir mol I2 tüketilir. Titrasyon reaksiyonu yukarıdaki gibi ilerlemektedir ve
uç nokta yukarıda tarif edildiği gibi bir bipotensiyometrik yöntemle tespit edilebilir.
Avantajları ve Dezavantajları
Karl Fischer titrasyonunun popülerliği (bundan böyle KF olarak anılacaktır) doğruluğu, hızı
ve seçiciliği gibi diğer nem belirleme yöntemleri üzerinde tuttuğu birkaç pratik avantaja
büyük ölçüde bağlıdır. KF su için seçicidir, çünkü titrasyon reaksiyonunun kendisi su
tüketir. Aksine, kuruma üzerine kütle kaybının ölçülmesi, herhangi bir uçucu maddenin
kaybını tespit edecektir. Bununla birlikte, güçlü redoks kimyası (SO2 / I2), redoks-aktif
numune bileşenlerinin reaktiflerle reaksiyona girebileceği anlamına gelir. Bu nedenle KF
İnovatif Kimya Dergisi kaynak gösterilmeden paylaşılamaz.
çözeltiler için uygun değildir , örn. dimetil sülfoksit.
KF, genellikle mevcut suyun% 1’i dahilinde, örneğin; % 3.00 2.97 -% 3.03 gibi görünüyor.
KF yıkıcı bir analiz olmasına rağmen numune miktarı küçüktür ve genellikle tartım
hassasiyeti ile sınırlandırılmıştır. Örneğin, 0.2 mg’lık tipik doğruluktaki bir skalayı
kullanarak% 1’lik bir doğruluk elde etmek için numunenin 20 mg su içermesi gerekir; % 10
su içeren bir numune için 200 mg’dır. Kolometreler için ölçüm aralığı 1-5 ppm arasındadır.
% 5 Volumetrik KF numuneleri kolayca% 100’e kadar ölçer, ancak% 0,05’ten az su ile analit
için pratik olarak büyük miktarda numune gerektirir. KF yanıtı doğrusaldır. Bu nedenle,
kalibre edilmiş% 1 su standardı kullanılarak tek noktalı kalibre yeterlidir ve herhangi bir
kalibrasyon eğrisi gerekmez. Az numune hazırlama gereklidir: Sıvı bir numune, genellikle
bir şırınga yardımıyla doğrudan enjekte edilebilir. Analiz, tipik olarak bir dakika içinde
tamamlanır. Bununla birlikte, KF, sapmayı deneyen, ölçüyü karıştıran açık bir su girişi olan
bir hatadan muzdariptir. Kabın cam duvarları su absorbe eder ve eğer herhangi bir su
sızarsa, titrasyon solüsyonuna su yavaş yavaş salınır uzun süre devam edebilir. Bu nedenle,
ölçümden önce, damarları dikkatle kurutun ve sürüklenme oranını hesaplamak için 10-30
dakikalık “kuru çalıştır” çalıştırın. Drift daha sonra sonuçtan çıkarılır. KF, sıvıları ve özel
ekipmanlarla, gazları ölçmek için uygundur. Katılardaki en büyük dezavantaj, suyun
erişilebilir olması ve kolayca metanol çözeltisine getirilmesi gerekliliğidir. Birçok ortak
madde, özellikle çikolata gibi gıdalar suyunu yavaş yavaş ve zorla serbest bırakır ve toplam
su içeriğini Karl Fischer reaktifleriyle güvenilir bir şekilde ilişkilendirmek için ek çabalar
gerektirir. Örneğin, numuneyi kırmak için hücrelere yüksek kesmeli bir karıştırıcı takılabilir.
KF, hidrasyon suyunda olduğu gibi, örneğin lityum klorür ile olduğu gibi, suya güçlü bir bağ
içeren bileşiklerle ilgili sorunlar yaşar, bu nedenle KF özel LiCl / DMAc çözücüsü için uygun
değildir. KF, otomasyona uygundur. Genellikle, KF, ayrı bir KF titratörü kullanılarak veya
hacimsel titrasyon için, genel amaçlı titratörde kurulu bir KF titrasyon hücresi kullanılarak
yürütülür. UV / VIS spektrofotometrik algılama ile renk numuneleri ile hacim titrasyonu ile
titrasyon bitiş noktası görsel algılanması da mümkündür.
İnovatif Kimya Dergisi kaynak gösterilmeden paylaşılamaz.