Определение содержания влаги по методу Карла Фишера

05.04.2024

Одним из ключевых факторов, значительно влияющих на качество, эффективность и безопасное продолжительное хранение фармацевтических препаратов, является содержание в них воды. Поэтому определению содержания воды в образцах уделяется отдельное внимание в фармацевтическом анализе. В статье мы подробно рассмотрим технологию определения воды по методу Карла Фишера.

Содержание:

1. Титрование по Карлу Фишеру
2. Типы титрования по Карлу Фишеру
3. Способы повышения растворимости образцов
4. Титрование по Карлу Фишеру с использованием печи для испарения

Титрование по Карлу Фишеру

Классический метод определения количества свободной и связанной воды в анализируемой пробе был разработан и опубликован немецким химиком Карлом Фишером в 1935 году. Сегодня метод называется «титрование по Карлу Фишеру» и остается основным методом определения содержания воды в аналитической химии, широко применяющимся в лабораториях по всему миру. Изначально метод выполнялся вручную, но с появлением современного лабораторного оборудования был эффективно автоматизирован.

Метод титрования основан на химической реакции между веществом (аналитом) и реагентом (титрантом) и позволяет определять количество вещества, растворенного в образце. Благодаря селективной реакции с водой, титрование по методу Карла Фишера является одним из наиболее точных и воспроизводимых методов определения содержания воды. Именно поэтому долгие годы метод рекомендуется в различных фармакопеях в качестве стандартного, позволяющего осуществлять быстрое и автоматизируемое определение воды. Если анализируемый образец полностью растворяется в реактиве Карла Фишера и не вступает в побочные реакции с растворителем, то он может быть помещен в ячейку для титрования.

Титратор 901 Titrando Metrohm с 900 Touch Control

Типы титрования по Карлу Фишеру

Применяются два типа титрования по методу Карла Фишера: волюмометрическое титрование (объемный метод, волюмометрия) и кулонометрическое титрование (низкое содержание влаги, кулонометрия).

• Волюмометрия. Большое значение при титровании имеет объем. Метод волюмометрического титрования подходит для анализа образцов с высоким содержанием воды (в диапазоне от 1% до 100%). Предполагает прямое добавление паст и твердых образцов, жидкие образцы добавляют шприцом. Йодсодержащий титрант вводится при помощи бюретки.
• Кулонометрия. Кулонометрическое титрование используется для определения низкого содержания влаги в образцах (в диапазоне от 001% до 1%). Жидкости или газы добавляются шприцом, ячейка для титрования не открывается. Для получения йода используется электрический ток, высвобождающий необходимое количество йода из содержащего йод реагента.

Титратор 852 Titrando Metrohm для волюмометрического и кулонометрического определения воды

Принимая решение о методе титрования, подходящем в каждом конкретном случае, необходимо учитывать ряд критериев: объем воды, агрегатное состояние образца, полное или неполное растворение образца, наличие побочных реакций на образец.

Не все вещества хорошо растворяются в реактиве Карла Фишера, что может мешать правильному определению содержания воды. Некоторые способы повышения растворимости образцов указаны ниже. Описанные методы могут комбинироваться друг с другом.

Способы повышения растворимости образцов

Полное растворение необходимо для получения корректных результатов анализа. Если проба растворяется не полностью, это означает, что не вся влага, содержащаяся в пробе, оттитрована. В таком случае применяются следующие методы.

• Использование сорастворителей
  В зависимости от природы анализируемого вещества в процессе титрования могут применяться сорастворители (солюбилизаторы: хлороформ, ксилол и т.д.) Так, в случае если образец содержит жиры или масла (например, это мазь или крем), в реагент добавляется хлороформ до полного растворения образца.
• Применение высокоскоростных гомогенизаторов
  Перед титрованием таблетка измельчается при помощи высокоскоростного гомогенизатора непосредственно в ячейке для титрования, что гарантирует быстроту и воспроизводимость. Способ не приводит к изменениям влагосодержания пробы во время подготовки. Гомогенизатор перемешивает содержимое ячейки, убирая необходимость в магнитной мешалке. В ряде случаев есть возможность измельчения с использованием сорастворителей.
• Нагрев ячейки титрования
  Повышение температуры при титровании может помочь улучшить растворимость образца. Использование ячейки для титрования с терморубашкой позволяет избежать проблем с растворимостью в процессе исследований.
• Метод печи
  Метод, работающий без растворения образца. Применяется в работе как с волюметрическими, так и с кулонометрическими титраторами.

Титрование по Карлу Фишеру с использованием печи для испарения

Многие вещества выделяют воду очень медленно или только при высоких температурах. Также некоторые вещества вступают в реакцию с реактивами Карла Фишера, что приводит к образованию воды или связыванию йода и, следовательно, к ложным результатам. Содержание воды в некоторых образцах невозможно определить с помощью прямого титрования по Карлу Фишеру. Обычно содержание влаги в них характеризуют по разнице в массе после прокаливания или сушки. Однако этот метод имеет недостатки и определяет не только содержание воды, но и других летучих компонентов. В методе Карла Фишера с использованием печи исследуемое вещество нагревается в плотно закрытом сосуде в печи. Вода, выделяющаяся из образца, переносится в ячейку для титрования с помощью потока сухого газа носителя; в ячейке содержание воды обычно определяется с помощью кулонометрического титрования по Карлу Фишеру. Так как сам образец остается в сосуде, и только вода поступает в ячейку для титрования, побочные реакции и матричные эффекты исключаются.

Печь-автоподатчик 874 Oven Sample Processor Metrohm с титратором 852 Titrando Metrohm

Чтобы корректно определить количество воды в образце и получить точные результаты, важно выбрать оптимальный метод титрования и использовать надежное оборудование для химического анализа от проверенных производителей. Для заказа аналитического оборудования, а также по любым вопросам, связанным с приборами Metrohm, обращайтесь по адресу sales@gluvex.com или по телефону 8 (495) 291-39-19.