El método de valoración Karl-Fischer es uno de los procedimientos titulométricos más empleados en química analítica para determinar, cuantitativamente, el agua contenida en muestras sólidas o líquidas. Es ampliamente utilizado en la industria cosmética, alimentaria, petroquímica y farmacéutica dada su gran versatilidad y precisión.
Algunas de las ventajas más destacadas, frente a técnicas alternativas, son:
- Corta duración de la determinación.
- Sencillez en la preparación de la muestra.
- Requerimiento de pequeñas cantidades de muestra.
- Amplio intervalo de medida (1ppm a 100%).
- Resultados precisos y reproducibles.
- Fácilmente automatizable.
La valoración de Karl-Fischer fue implementada en 1935 con el objeto de precisar el contenido de agua presente en óxido de azufre (IV). Se fundamenta en la reacción de Bunsen mediante la cual se obtiene yoduro de hidrógeno y ácido sulfúrico a partir de yodo, agua y óxido de azufre (IV):
El valorante utilizado en el procedimiento, el reactivo Karl-Fischer, es una solución de concentración conocida conformada por óxido de azufre (IV), yodo y una base (piridina o imidazol) en alcohol (generalmente metanol anhidro). La reacción entre el reactivo de Karl-Fischer y el agua puede describirse de acuerdo a las siguientes ecuaciones químicas:
Durante la reacción se consume el agua presente en la muestra debido a la oxidación del alkil-sulfito en alfil-sulfato. Por ello, la reacción depende fundamentalmente de las concentraciones que se den en agua, óxido de azufre (IV) y yodo; siguiendo una relación estequiométrica 1:1:1. Existen dos métodos para realizar la valoración: el coulométrico y el volumétrico. La diferencia entre ambos radica en el modo en el que se dosifica el yodo. Ambas determinaciones han de llevarse a cabo haciendo uso de los reactivos y equipos comerciales que se adecuan a las normativas y estándares vigentes.
En la valoración coulométrica el reactivo titulador es colocado en el compartimento principal de la celda de valoración, junto a la solución del analito. El yodo se genera por oxidación anódica in situ y el agua es cuantificada de acuerdo a la ley de Faraday:
Q (C) = I(A) · t(s)
Donde Q, medido en Coulombs (C), es la carga obtenida tras hacer pasar una corriente, I medida en amperios (A), durante un cierto intervalo de tiempo, t medido en segundos (s).
Se considera que:
1 C = 93,36 µg H2O
La humedad contenida se determina a partir de la cantidad de corriente necesaria para la generación de yodo en el transcurso de la titulación.
Este método es el más adecuado para muestras líquidas en las que el agua se presenta en el intervalo de 1 ppm al 5%.
Para la realización de valoraciones coulométricas, Hanna® Instruments propone su equipo HI904, con dispensador automático del valorante, detección del punto final y obtención tanto de cálculos como gráficos a tiempo real. El dispositivo considera la humedad ambiental para adecuar, de forma automática, el cálculo de la valoración y presentar resultados fidedignos.
Así mismo, Hanna® Instruments dispone del equipo HI934, suministrado con células generadoras sin diafragma y con monitorización de alta precisión de la reacción Karl-Fischer. El modelo HI934D-02 posee diafragma por lo que los compartimentos anódico y catódico se mantienen separados.
Dichos valoradores cuentan con accesorios tales como el vaso de valoración, la llave de calibración, el electrodo generador, el cartucho desecante o el set de juntas para el valorador.
Con respecto a la valoración volumétrica, esta ha de realizarse mediante la adición directa de la solución valorante a la muestra por medio de una bureta. El punto final se establece considerando la primera traza ligada al exceso de reactivo de yodo. La cantidad de yodo convertido se obtiene teniendo en cuenta el volumen de la bureta del reactivo titulador que contiene yodo.
Existen dos tipos de valoraciones volumétricas: la de componente y la de dos. Esta última se emplea en aquellas ocasiones en las que se requiere mayor precisión de la que se obtendría por la valoración de un componente.
Este método es el más adecuado para muestras líquidas o sólidas en las que el agua se presenta en el intervalo de 100 ppm al 100%.
Para la realización de valoraciones volumétricas, Hanna® Instruments propone el equipo HI903-02, con dispensación automática del valorante, detección del punto final de ejecución de cálculos y gráficos a tiempo real. Incluye una bomba de alta precisión con capacidad de dosificar pequeños volúmenes de valorante.
Así mismo, Hanna® Instruments dispone del equipo HI933-02 caracterizado por su sistema de sellado, evitando la exposición a los reactivos, y diseño compacto.
Para ampliar información sobre esta gama de productos puedes ponerte en contacto con Cientisol en el 981 936 338. Si lo prefieres, puedes escribirnos con tu consulta a info@cientisol.com
REFERENCIAS
Autor: Khalloufi Izquierdo, Inés. Septiembre 2022.
