Титраторы: поиск подходящей платформы для работы

Jun 26, 2023

Майк Мэй — писатель-фрилансер и редактор, живущий в Техасе.

Титрование определяет концентрацию определенного химического вещества (аналита) в образце с использованием другого химического вещества или реагента, называемого титратором. Реагент реагирует с образцом, вызывая цвет, химическую реакцию или изменение электрических свойств, которые зависят от концентрации аналита. Количество используемого реагента измеряется и преобразуется в концентрацию.

«Современные приборы, показывающие результаты титрования, используют изменения электрических характеристик», — говорит Хэнк Леви, президент Scientific Gear. Эти приборы известны как потенциометрические титраторы.

Для работы потенциометрического титратора пробу добавляют в контейнер или колбу. Электрод вставляется для измерения электрической характеристики, например напряжения образца. Реагент добавляют из бюретки до тех пор, пока электрические изменения не достигнут равновесия или конечной точки. Количество реагента, необходимое для достижения этой конечной точки, измеряется и преобразуется в концентрацию. «Ученые используют потенциометрическое титрование для широкого спектра анализов химической концентрации, включая такие показатели, как соль и кислота/кислотность», — объясняет Леви.

В 1930-х годах немецкий химик Карл Фишер разработал специальный реагент для анализа концентрации воды в образце. Методы, в которых используются эти реагенты, называются Карлом Фишером. Реагент Карла Фишера вступает в реакцию с водой в образце с образованием йода, неэлектропроводящего химического вещества.

В волюметрическом методе Карла Фишера реагент добавляется к образцу, находящемуся в герметичном контейнере, наполненном соответствующим растворителем и снабженном электродом. Реагент дозируют в емкость с помощью бюретки. Концентрация воды в образце рассчитывается исходя из количества реагента, использованного для достижения конечной точки.

В 1959 году была разработана модификация реактива Карла Фишера. Этот реагент объединял растворитель образца и реагент, реагирующий с водой, в один химический раствор. Леви отмечает, что «в этом методе используется электрический ток для высвобождения активного химического реагента из комбинированного раствора реагента/растворителя». В системе используются два электрода; один для определения электрического состояния образца, а второй для подачи электрического тока, который высвобождает активный реагент. Этот метод называется кулонометрическим методом Карла Фишера.

Для проведения кулонометрического теста Карла Фишера специальный герметичный сосуд, оснащенный двумя электродами и отверстием для ввода образца, заполняется кулонометрическим реагентом Карла Фишера. Образец добавляется через порт для ввода, и автоматически подается ток для отделения активного реагента. Здесь величина тока, необходимая для достижения равновесия, преобразуется в концентрацию воды в образце.

Для расширения применения титратора можно добавить другое оборудование. Например, для увеличения производительности можно использовать устройство смены образцов для автоматического тестирования нескольких образцов.

Сам образец также может потребовать дополнительного оборудования. Например, при титровании по Карлу Фишеру некоторые образцы, например пластмассы, выделяют воду только при более высоких температурах. В таких случаях для удаления воды в ячейку титрования можно использовать печь Карла Фишера. Образец и желаемое измерение играют роль в выборе лучшей платформы титрования для конкретной задачи. Сегодняшним ученым коммерчески доступно множество вариантов.