GermanWikipedia - /page/entry.mu

<!DOCTYPE html>

<title>Karl-Fischer-Titration</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Karl-Fischer-Titration</span></h1>

</header>

</div>

<p>Unter der <b>Karl-Fischer-Titration</b> (auch einfach <b>KFT</b> genannt) versteht man die quantitative Wasserbestimmung durch <a href="Titration" title="Titration">Titration</a>. Das Verfahren wurde 1935 vom deutschen Chemiker <a href="Karl_Fischer_(Chemiker)" title="Karl Fischer (Chemiker)">Karl Fischer</a>, bei der <a href="Laz%C4%83r_Edeleanu" title="Lazăr Edeleanu">Lazăr Edeleanu</a> GmbH, entwickelt.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Es fand Eingang in praktisch alle <a href="Arzneibuch" title="Arzneibuch">Arzneibücher</a>. Gelegentlich werden auch die anglisierten Bezeichnungen <i>Karl Fisher Titration</i> oder <i>Fisher Titration</i> verwendet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Theorie">Theorie</h2></div>

<p>Das Verfahren ist für die quantitative Bestimmung von <a href="Wasser" title="Wasser">Wasser</a> spezifisch. In der ursprünglichen Form besteht es in der <a href="Titration" title="Titration">Titration</a> von Wasser mit einer wasserfreien <a href="Methanol" title="Methanol">methanolischen</a> Lösung, die <a href="Iod" title="Iod">Iod</a>, <a href="Schwefeldioxid" title="Schwefeldioxid">Schwefeldioxid</a> und überschüssiges <a href="Pyridin" title="Pyridin">Pyridin</a> als <a href="Pufferl%C3%B6sung" class="mw-redirect" title="Pufferlösung">Puffer</a> enthält. In modernen Reagenzlösungen dienen statt Pyridin andere weniger unangenehme und gefährliche Komponenten zur Pufferung. Helga Hoffmann und Eugen Scholz führten 1982 hierfür <a href="Imidazol" title="Imidazol">Imidazol</a> als schnelles und zuverlässiges Reagenz ein.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die maximale <a href="Kinetik_(Chemie)" title="Kinetik (Chemie)">Reaktionsgeschwindigkeit</a> stellt sich zwischen <a href="PH-Wert" title="PH-Wert">pH</a> 5,5 und 8 ein. Dementsprechend nutzt man <a href="Basen_(Chemie)" title="Basen (Chemie)">basische</a> Komponenten wie Imidazol für saure Proben und <a href="S%C3%A4ure" class="mw-redirect" title="Säure">saure</a> Komponenten wie <a href="Salicyls%C3%A4ure" title="Salicylsäure">Salicylsäure</a> für basische Proben. Im Handel sind Ein- und Zweikomponentenreagenzien erhältlich. Methanol kann durch andere <a href="Alkohole" title="Alkohole">Alkohole</a> ersetzt werden, welche die <a href="Titer_(Chemie)" title="Titer (Chemie)">Titerstabilität</a> verbessern.

Die <a href="St%C3%B6chiometrie" title="Stöchiometrie">Stöchiometrie</a> (Molverhältnis H<sub>2</sub>O:I<sub>2</sub>) hängt von der Art des <a href="L%C3%B6sungsmittel" title="Lösungsmittel">Lösungsmittels</a> ab. Alkoholhaltige Lösungsmittel führen zu einer Stöchiometrie von H<sub>2</sub>O:I<sub>2</sub> 1:1, während nicht alkoholhaltige Lösungsmittel eine Stöchiometrie von 2:1 ergeben. Auch die Wassermenge in der Probe beeinflusst das Molverhältnis. Dies tritt jedoch erst ab ca. 1 mol/l des Lösungsmittels auf.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Chemische_Reaktion">Chemische Reaktion</h2></div>

<p>Entscheidend für das Verfahren ist, dass Schwefeldioxid und Iod nur in Anwesenheit von Wasser miteinander reagieren. Bei Abwesenheit von Alkoholen ergibt sich folgende Reaktion:

</p>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

</mrow>

</msubsup>

<msup>

</mrow>

</msup>

<msup>

</mrow>

</msup>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \mathrm {2\,H_{2}O+SO_{2}+I_{2}\longrightarrow SO_{4}^{2-}+2\,I^{-}+4\,H^{+}} }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/4300830512431ed954c60d4f99743fe1426f6f62.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:42.798ex; height:3.343ex;" alt="{\displaystyle \mathrm {2\,H_{2}O+SO_{2}+I_{2}\longrightarrow SO_{4}^{2-}+2\,I^{-}+4\,H^{+}} }" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>Ist <a href="Methanol" title="Methanol">Methanol</a> in der Lösung vorhanden, so bildet es mit <a href="Schwefeldioxid" title="Schwefeldioxid">Schwefeldioxid</a> einen sauren <a href="Ester" title="Ester">Ester</a>, der durch die Base (z. B. <a href="Imidazol" title="Imidazol">Imidazol</a>, im Folgenden als „RN“ bezeichnet) neutralisiert wird:<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \mathrm {CH_{3}OH+SO_{2}+RN\longrightarrow (RNH)\cdot (CH_{3}OSO_{2})} }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/547439c2fb1ccd6ec492c2eb0673a8569f565a2e.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:47.345ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle \mathrm {CH_{3}OH+SO_{2}+RN\longrightarrow (RNH)\cdot (CH_{3}OSO_{2})} }" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>Bei der Titration, bei der als Maßlösung <a href="Iod" title="Iod">Iod</a> in Methanol eingesetzt wird, wird das <a href="Dimethylsulfit" title="Dimethylsulfit">Methylsulfit-Anion</a> in Anwesenheit von Wasser durch das Iod zum <a href="Dimethylsulfat" title="Dimethylsulfat">Methylsulfat-Anion</a> oxidiert. Das gelbbraune Iod wird dabei zum farblosen Iodid reduziert:

</p>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \mathrm {(RNH)\cdot (CH_{3}OSO_{2})+I_{2}+H_{2}O+2\,RN\longrightarrow (RNH)\cdot (CH_{3}OSO_{3})+2\,(RNH)\cdot I} }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/82b4819a50b6943e6e5dde0f2a1913ee52162e8a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:80.9ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle \mathrm {(RNH)\cdot (CH_{3}OSO_{2})+I_{2}+H_{2}O+2\,RN\longrightarrow (RNH)\cdot (CH_{3}OSO_{3})+2\,(RNH)\cdot I} }" loading="lazy"></span></dd></dl>

<p>Bei diesem Vorgang wird Wasser verbraucht, die Reaktion kann also nur so lange ablaufen, bis das gesamte in der Probe enthaltene Wasser verbraucht ist.

</p><p>Ist kein Wasser mehr vorhanden, wird zudosiertes Iod nicht mehr reduziert. Dessen braune Farbe dient der visuellen Endpunktsindikation.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> In der Praxis werden bevorzugt elektrometrische Indikationen (speziell <a href="Biamperometrie" class="mw-redirect" title="Biamperometrie">Biamperometrie</a>) verwendet, da sie empfindlicher und genauer sind.

</p><p>Bei der <a href="Coulometrie" title="Coulometrie">coulometrischen</a> Karl-Fischer-Titration wird das für die Reaktion erforderliche Iod durch <a href="Anodische_Oxidation" title="Anodische Oxidation">anodische Oxidation</a> von Iodid erzeugt. Die hierfür eingesetzten Geräte haben zwei Elektrodenpaare:

</p>

<ul><li>eine <a href="Arbeitselektrode" title="Arbeitselektrode">Arbeitselektrode</a>, an der Iod erzeugt wird (hier wird auch die „verbrauchte“ Ladung gemessen)</li>

<li>eine Messelektrode, an der gemessen wird, ob das erzeugte Iod durch die oben beschriebenen Reaktionen abgebaut wird oder in der Lösung verbleibt (Endpunkt).</li></ul>

<p>Für diese Geräte sind spezielle coulometrische Reagenzien erforderlich.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Volumetrisches_Verfahren">Volumetrisches Verfahren</h2></div>

<p>Ein Vorteil des volumetrischen Verfahrens im Vergleich zum coulometrischen Verfahren ist der geringere apparative Aufwand.

Eine Anwendung des volumetrischen Verfahrens ist auch dann möglich, wenn die Probe gefärbt ist. Hier wird der Endpunkt der <a href="Titration" title="Titration">Titration</a> UV/VIS-spektrofotometrisch detektiert.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>P. A. Bruttel, R. Schlink: <i>Wasserbestimmung durch Karl-Fischer-Titration</i> <a rel="nofollow" class="external text" href="http://kf.metrohm.com/Tutorials/">Metrohm AG</a>.</li>

<li>Katrin Schöffski: <i>Die Wasserbestimmung mit Karl-Fischer-Titration</i>, in: <i><a href="Chemie_in_unserer_Zeit" title="Chemie in unserer Zeit">Chemie in unserer Zeit</a></i> <b>2000</b>, <i>34</i>, 170–175. <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/1521-3781%28200006%2934%3A3%3C170%3A%3AAID-CIUZ170%3E3.0.CO%3B2-2">10.1002/1521-3781(200006)34:3<170::AID-CIUZ170>3.0.CO;2-2</a></span>.</li>

<li>Eugen Scholz: <i>Karl-Fischer-Titration. Methoden zur Wasserbestimmung</i>, Anleitung zur chemischen Laboratloriumspraxis 20, Springer Verlag 1984.</li>

<li>DIN EN ISO 15512: <i>Kunststoffe — Bestimmung des Wassergehaltes</i></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Quellenangaben">Quellenangaben</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">K. Fischer: <i>Neues Verfahren zur maßanalytischen Bestimmung des Wassergehaltes von Flüssigkeiten und festen Körpern</i>, in: <i><a href="Angewandte_Chemie_(Zeitschrift)" title="Angewandte Chemie (Zeitschrift)">Angewandte Chemie</a></i> <b>1935</b>, <i>48</i>, 394–396; <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/ange.19350482605">10.1002/ange.19350482605</a></span>.</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">R. Hergenroder: <cite style="font-style:italic">Karl-Fischer-Titration: 80 Jahre auf der Suche nach dem Molekül des Lebens</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Analytical Mettler Toledo</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1</span>, 2020, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1–3</span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Karl-Fischer-Titration&rft.atitle=Karl-Fischer-Titration%3A+80+Jahre+auf+der+Suche+nach+dem+Molek%C3%BCl+des+Lebens&rft.au=R.+Hergenroder&rft.btitle=Analytical+Mettler+Toledo&rft.date=2020&rft.genre=book&rft.pages=1-3&rft.volume=1" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Eugen Scholz: <i>Karl-Fischer-Titration</i>. Springer-Verlag 1984, ISBN 3-540-12846-8.</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Anmerkung: Der in der <a href="Iodometrie" title="Iodometrie">Iodometrie</a> übliche Nachweis des Iod-Überschusses als <a href="Iodprobe" title="Iodprobe">Iod-Stärke-Komplex</a> ist im wasserfreien Milieu nicht durchführbar.</span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">Tavčar, E., Turk, E., Kreft, S.: <i>Simple Modification of Karl-Fischer Titration Method for Determination of Water Content in Colored Samples.</i> Journal of Analytical Methods in Chemistry, Vol. 2012, Article ID 379724, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1155/2012%2F379724">10.1155/2012/379724</a></span>.</span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

Dieser Artikel wurde von <a class="external text" title="Zuletzt bearbeitet am 2024-10-22" href="https://de.wikipedia.org/wiki/?title=Karl-Fischer-Titration&oldid=249644543">Wikipedia</a> herausgegeben. Der Text ist unter <a class="external text" href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de">Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0</a> verfügbar, sofern nicht anders angegeben. Für die Mediendateien können zusätzliche Bedingungen gelten.

</div>

</div></div>

</div>

</main>

</div>

</body></html>