En el año 1935, el científico alemán Karl Fischer publicó un método para determinar el contenido del agua en muestras.
Karl Fischer descubrió que si se agrega dióxido de azufre en exceso, se puede usar la misma reacción para la determinación del agua por valoración de los ácidos producidos.
Su base de elección fue la piridina que supuestamente era «simplemente de pie en el estante». En su honor, la titulación se denomina titulación Karl Fischer (titulación KF para abreviar).
La prueba Karl Fischer es un método muy común para cuantificar el contenido de agua en muestras sólidas, líquidas y, en ciertas circunstancias, en muestras de gas.
En los años siguientes se revisaron tanto la estequiometría original como los reactivos.
Fischer presentó la reacción que dio una relación molar incorrecta, asumiendo una reacción acuosa de Bunsen en la que el metanol funciona solo como un disolvente.
La titulación se realizó manualmente al principio. El punto final fue señalado por la persistencia del color marrón del exceso de yodo agregado. Esto no solo era lento, sino que tampoco era adecuado para muestras coloreadas.
Hoy en día, la titulación de KF es automatizada y ampliamente utilizada para la determinación de agua en varias industrias.
Técnicas de titulación Karl Fischer
Karl Fischer cuenta con dos técnicas diferentes para la determinación del agua:
- La titulación volumétrica de KF.
- La titulación coulométrica de KF.
La determinación volumétrica es adecuada para determinar el contenido de agua hasta un 1% de agua.
La muestra se disuelve en disolvente KF (generalmente a base de metanol) y el yodo se agrega como parte de un reactivo KF que contiene dióxido de azufre y yodo disuelto en piridina y metanol. El punto final se determina potenciométricamente.
El análisis coulométrico de KF requiere solo una solución que contenga yoduro. El yodo necesario para la reacción de KF se produce mediante la oxidación anódica del yoduro de la solución y el punto final se detecta electroquímicamente.
La determinación coulométrica es más adecuada para muestras con menos del 1% de agua.
Algunas muestras no son solubles en ningún solvente adecuado y otras pueden causar reacciones secundarias con los reactivos de Karl Fischer. Esto es cuando el titulador volumétrico o coulométrico se puede acoplar con el horno.
La muestra se calienta en el horno y el agua liberada de la muestra es transportada por un flujo de gas seco a una celda de titulación donde reacciona con el reactivo KF.
Esta es una solución perfecta para muestras poco solubles, las muestras que pueden causar reacciones secundarias con el solvente y para muestras altamente hidroscópicas cuando la manipulación con la muestra en las condiciones de laboratorio puede dar resultados falsamente más altos.
Los reactivos para la titulación Karl Fischer están disponibles en una amplia gama, dependiendo del propósito y la conciencia ecológica del usuario.
La piridina se puede reemplazar con imidazol base más fuerte (y con menos olor), y se puede usar etanol en lugar de metanol como una opción más «verde» de solvente.
Están disponibles diferentes auxiliares, como aditivos para grasas y aceites, reactivos para la determinación de bajos contenidos de agua, solubilizantes para sustancias poco solubles y soluciones tampón para muestras fuertemente alcalinas o muy ácidas.
Usos de la titulación KF
La titulación Karl Fischer se usa ampliamente para el análisis directo del contenido de agua en varias industrias, como un método confiable y robusto.
En la industria alimentaria se utiliza para determinar el contenido de agua en:
- Zumos de frutas.
- Miel.
- Harina.
- Fideos.
- Chips.
- Cacao en polvo.
En la industria del petróleo para todo tipo de:
- Diferentes aceites.
- Gasolina.
- Queroseno.
- Petróleo.
En la industria cosmética para la determinación del agua en:
- Champús.
- Cremas.
- Lápiz labial.
- Pasta de dientes.
En la industria farmacéutica para:
- Materias primas.
- Sustancias activas.
- Sustratos liofilizados.
- Tabletas.
- Pomadas.
- Aceites.
Se utiliza para determinar el agua en:
- Seda.
- Lana.
- Madera.
- Papel.
- Materiales de construcción (zeolita y cemento).
Esta es solo la prueba de que con la elección correcta de la técnica y los reactivos adecuados, la titulación Karl Fischer puede ser adecuada para la determinación del contenido de agua en casi todas las muestras imaginables.
No es de extrañar que esta titulación sea una técnica de uso en cualquier laboratorio, en cualquier industria.
Ventajas principales
- Seguro: baja toxicidad y libre de piridina.
- Velocidad: titulaciones rápidas y ahorro de tiempo.
- Confiable: los puntos finales estables garantizan resultados precisos y confiables.
- Larga vida útil: hasta 5 años según el reactivo.
