Valoración de Karl Fischer

Un titulador de Karl Fischer.

La valoración de Karl Fischer es un clásico método de valoración en química analítica que utiliza una valoración coulombimétrica o volumétrica para determinar trazas de agua en una muestra. Fue inventada en 1935 por el químico alemán Karl Fischer.^[1]

Valoración coulombimétrica

El compartimento principal de la celda de valoración contiene en el ánodo el valorante (reactivo de Karl Fischer) más la solución del analito. El reactivo de Karl Fischer es un tipo de disolución estándar de yodo para la determinación de agua.^[2] Este reactivo está constituido por I₂, una base (B) normalmente imidazol o piridina y SO₂ en proporción 1:3:10, disueltos en un alcohol (ROH), el más utilizado suele ser el metanol anhidro.

La celda de valoración consta también de un pequeño compartimento con un (ánodo) sumergido en la solución del ánodo del compartimento principal. Los dos compartimentos están separados por una membrana permeable a los iones. La fuerza del reactivo está determinada por su contenido de yodo.

El ánodo de platino genera I₂ cuando se proporciona corriente eléctrica al circuito. La reacción neta como se muestra a continuación es la oxidación de un mol de SO₂ por cada mol de I₂ consumido. Un mol de I₂ se consume por cada mol de H₂O. En otras palabras, se consumen 2 moles de electrones por cada mol de agua.

B·I₂ + B·SO₂ + B + H₂O → 2BH⁺I⁻ + BSO₃

BSO₃ + ROH → BH⁺ROSO₃⁻

Si utilizamos piridina (C₅H₅N) y metanol (CH₃OH), la reacción global quedaría de la forma:

I₂ + SO₂ + CH₃OH + 3 C₅H₅N + H₂O → 2 C₅H₅NH⁺I^- + C₅H₅NH⁺SO₄CH₃^-

El yodo se reduce a ion yoduro y el dióxido de azufre se oxida al complejo de ion sulfato. Para que tenga lugar la reacción es imprescindible la presencia de agua.

El punto final se detecta la mayoría de las veces mediante un método bipotenciométrico. Un segundo par de electrodos de Pt están sumergidos en la solución de ánodo. El circuito detector mantiene una corriente constante entre los dos electrodos del detector durante la valoración. Antes del punto de equivalencia, la solución contiene I^- pero poco I₂. En el punto de equivalencia, aparece un exceso de I₂ y una abrupta caída del potencial marca el punto final. La cantidad de corriente necesaria para generar el I₂ a fin de alcanzar el punto final puede utilizarse para calcular la cantidad de agua en la muestra original.

Valoración volumétrica

La valoración volumétrica se basa en los mismos principios que la valoración coulombimétrica salvo que la solución del ánodo anterior ahora se utiliza como la solución titulante. El valorante se compone igualmente de un alcohol (ROH), una base (B), SO₂ y de una concentración conocida de I₂.

Se consume un mol de I₂ por cada mol de H₂O. La reacción de valoración procede como anteriormente, y el punto final puede establecerse visualmente por el color café dado por el exceso de reactivo, pero es más común que se determine por un método electroanalítico como el descrito anteriormente. El reactivo se valora periódicamente mediante la titulación de soluciones estándar de agua en metanol o bien un estándar de tartrato de sodio dihidratado

Ventajas del análisis

La popularidad de la titulación de Karl Fischer se debe en gran parte, a varias ventajas prácticas que tiene sobre otros métodos de determinación de la humedad, incluyendo:

• Alta exactitud y precisión
• Selectividad para el agua
• Requiere sólo pequeñas cantidades de muestra
• Fácil preparación de la muestra
• Análisis de corta duración
• Rango de medición casi ilimitado (1 ppm a 100%)
• Utilidad para el análisis de:
  • Sólidos
  • Líquidos
  • Gases
• Independencia de la presencia de otros compuestos volátiles
• Facilidad de automatización

La ventaja más importante del método de Karl Fischer sobre los métodos térmicos de determinación de humedad por pérdida en el secado convencional es su especificidad para el agua. La pérdida por desecación detecta la pérdida de cualquier sustancia [[Volatilidad (química) | volátil].

Referencias

• Este artículo fue creado a partir de la traducción del artículo Karl Fischer titration de la Wikipedia en inglés, bajo licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 y GFDL.

Literatura

• Water determination by Karl Fischer Titration by Peter A. Bruttel, Regina Schlink, Metrohm AG, Order Number 8.026.5003 (Free Monograph)

Véase también

• Análisis volumétrico
• Análisis de humedad

Enlaces externos

• Karl Fischer Titration Basics - EMD Chemicals AQUASTAR Tech Notes