COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL

ESTADO

PLANTEL APETATITLÁN

MÓDULO III SUBMÓDULO I (EJECUTAR MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS Y

VOLUMÉTRICOS DE ANÁSLISIS DE UNA MUESTRA)

DETERMINACIÓN DE

HUMEDAD POR EL MÉTODO DE KARL-FISCHER

ELISA RODRÍGUEZ NAVA

4° “A”

INTRODUCCIÓN:

Existen varios métodos para determinar la cantidad de agua contenida en una muestra, pueden ser directos e indirectos. Uno de ellos es el método de Karl-Fischer que es un método basado en medir de manera directa la cantidad de agua que tiene un producto.

DESARROLLO:

Fundamento:

De las técnicas para determinar contenido de humedad, la titulación Karl Fischer es la metodología más exacta, pues cuenta, entre otras, con las siguientes características:- Es una técnica selectiva para agua (las técnicas de pérdida de peso por secado determinan el total de volátiles a la temperatura de secado y consumen mucho tiempo).- Fácilmente monitoreable y sencilla de realizar

El método se basa en una titulación con un reactivo especialmente formulado llamado "Karl Fischer"; en el procedimiento de análisis, la muestra se acondiciona en un solvente apropiado, y el punto final se determina con un electrodo que indica ausencia de agua. Este método se basa en la reducción, en presencia de SO2, de una cantidad de iodo equivalente a la cantidad de agua presente

Este método es cada vez más común en los laboratorios, y de acuerdo con la muestra a analizar, existen dos tipos diferentes de metodología:

La técnica culombimétrica:

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 .

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 técnica volumétrica:

La valoración volumétrica se basa en los mismos principios que la valoración culombimétrica 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.

Materiales:

El aparato que se utiliza para esta volumetría consiste en:

Una bureta automática

Un frasco para la disolución

Y accesorios correspondientes

Todo ello formando un circuito cerrado para proteger a las disoluciones de la humedad atmosférica.

El recipiente para la valoración es un matraz Erlenmeyer de 250ml tapado con una cápsula de goma.

Y se hace un pequeño corte en la cara superior de la cápsula para que el pico de la bureta pueda entrar en el matraz.

Reactivos:

Los constituyentes del reactivo de Karl Fischer, son:

Piridina, metanol, Iodo y Dióxido de azufre.

1) Pirdina-SO2: 900ml de piridina (C5H5N), 900 ml de metanol (CH3-OH) y 180 g de Dióxido de azufre (SO2).Agregar el SO2 procedente de un tubo de presión por debajo de la superficie de la mezcla piridina-metanol. Se coloca en el plato de una balanza el recipiente que contiene la mezcla de piridina-metanol y se pasa SO2 hasta que se ha absorbido el peso correcto.

2) Iodo- metanol. Se disuelven 180gr de I en metanol anhídrido en cantidad suficiente para preparar 2 l de disolución (El metanol comercial es satisfactorio pero hay que evitar su innecesaria exposición al aire).

Valoración de las disoluciones:

Se vierten 25 ml de la disolución de piridina-SO2 de la bureta a un matraz de valoración seco. Se valora con disolución de Iodo hasta el punto final, que se reconoce porque la disolución vira al color rojo. Se agregan unos 0,1 g de agua (dos gotas) con una pipeta por pesada y se valora de nuevo con Iodo hasta el mismo punto final. La cantidad de agua añadida tiene que ser conocida exactamente para poder calcular la equivalencia en agua de la disolución.

equivalencia enagua= gramos deaguamlde disolucionde iodo

Procedimiento:

Se vierten 25 ml de la disolución de piridina-SO2 de la bureta a un matraz de valoración seco. Se valora con disolución de iodo hasta un punto final de color rojo que persista 10 seg.

Se pesa exactamente una muestra de 2 g (de contenido en agua hasta el 3%) que se introduce al matraz de valoración.

Se sigue valorando con iodo hasta el mismo punto final rojo.

%agua=mililitrode iodo valoración×equival . agua×100gramosde muestra

Las reacciones que tienen lugar en la determinación de agua son:

I2+H2O+SO2→ 2HI + SO3

SO3 +C5H5N→ C5H5N.SO3

C5H5N.SO3→ C5H5N +.CH3SO4-

2HI + 2C5H5N → 2C5H5NH+ I-

Química libre de piridina:

En los últimos años, la piridina, por su desagradable olor, ha sido reemplazada en el reactivo de Karl Fisher por otras aminas particularmente imidazola. Estos reactivos libres de piridina están disponibles comercialmente para los procesos tanto volumétricos como culombumétricos de Karl Fisher. Se ha llevado a cabo estudios más detallados de la reacción. Se cree que la reacción sucede de la siguiente manera:

La estequiometría es de nuevo de un mol de I2 consumido por cada mol de H2O presente en la muestra.

Aplicaciones:

Se ha aplicado a la determinación de agua en numerosos tipos de muestras. Hay diversas variaciones de la técnica básica, dependiendo de la solubilidad del material, el estado en el cual está retenida el agua y el estado físico de la muestra. Si la muestra se puede disolver por completo en metanol, generalmente es posible una valoración rápida directa. Las sales hidratadas de la mayoría de los ácidos orgánicos, así como los hidratos de algunas sales orgánicas que son solubles en metanol, se pueden determinar también por valoración directa.

La valoración directa de la muestras que sólo están parcialmente disueltas en el reactivo, generalmente origina la recuperacion incompleta del agua. Sin embargo, se han obtenido resultados satisfactorios con este tipo de muestra añadiendo un exceso de reactivo y revalorando con una solución patrón de agua en metanol después de un tiempo preciso para que ocurra la reacción. Una alternativa eficaz es extraer al agua de la muestra por reflujo con metanol anhidro u otros disolventes orgánicos. La solución resultante se valora entonces directamente con la solución de Karl Fisher.

CONCLUSIONES:

El método de determinación de humedad de Karl fischer es uno de los más apropiados porque es rápido y sensible además de que no utiliza calor, se puede realizar vía visual o electricamente, es más también existen instrumentos que realizan automáticamente el análisis de humedad mediante conductometría.

BIBLIOGRAFÍA:

Glen H.Brown y Eugene M.Sallee. (1977). Química Analítica Cuantitativo: “Determinación de Húmedad por el método de Karl Fischer”.Editorial Reverté.S.A

Skoog, D.A, West, D.M., Holler, F.J. & Crouch, S.R. (2005). Fundamentos de Química Analítica: “Determinación de agua con el reactivo de Karl Fischer”. Editorial Thomson. 8va. Edición.