Titratoren

Automatische Titratoren von METTLER TOLEDO folgen einem festgelegten Arbeitsablauf. Dieser Ablauf ist bei allen unterschiedlichen Modellen und Marken grundsätzlich gleich. Er wird mehrmals ausgeführt und wiederholt, bis der Endpunkt bzw. der Äquivalenzpunkt der Titrationsreaktion erreicht wird (Titrationszyklus). Der Titrationszyklus besteht hauptsächlich aus 4 Schritten:

1. Titriermittelzugabe
   
2. Titrationsreaktion
   
3. Signalerfassung
   
4. Auswertung

Jeder Schritt unterliegt unterschiedlichen speziellen Parametern (z. B. Inkrementgrösse), die entsprechend der spezifischen Titrationsanwendung definiert werden müssen. Komplexere Anwendungen erfordern weitere Schritte, z. B. die Dosierung eines zusätzlichen Reagenzes zur Rücktitration, eine Verdünnung, die Anpassung des pH-Werts usw. Diese Schritte und die entsprechenden Parameter werden in einer Titrationsmethode definiert.

Je nach Häufigkeit der Nutzung sollten Sie Titratorbestandteile wie Bürettenzylinder, Kolben, Ventil und Schläuche relativ häufig reinigen. Es ist wichtig, für die Reinigung hochwertiges Ethanol zu verwenden.

1. Abhängig von der durch den Standard verursachten Verunreinigung sollten Sie Zylinder, Ventile und Schläuche zuerst mit deionisiertem Wasser und anschliessend mit Ethanol spülen.
   
2. Trocknen Sie die Teile mit ölfreier Druckluft.

Diese Abweichungen treten vorwiegend bei der Durchführung von Säure-/Basen-Titrationen mithilfe eines pH-Indikators auf. Zum einen ändern diese pH-Indikatoren ihre Farbe über einen pH-Bereich und nicht bei einem festen Wert. Der tatsächliche Punkt, an dem sich die Farbe verändert, hängt stark von der Probe ab und entspricht eventuell nicht dem chemischen Äquivalenzpunkt. Dies kann zu einer kleinen Abweichung führen, die durch die Standardisierung des Titriermittels mit einer ähnlichen Methode, wie sie für die Proben verwendet wird, leicht ausgeglichen werden kann.

Zum anderen entstehen Abweichungen auch aufgrund der Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber Farbwechseln. Auch wenn es bereits zu einem Farbwechsel gekommen ist, hat das menschliche Auge gegebenenfalls immer noch keine Veränderung erkannt. Bei der Verwendung eines photometrischen Sensors – wie beispielsweise der DP5 Phototrode™ von METTLER TOLEDO – kann das demonstriert werden. Unter Verwendung eines dieser Sensoren wird eine deutliche Veränderung der Lichtdurchlässigkeit festgestellt, lange bevor das menschliche Auge einen Farbwechsel erkennt. Bei der typischen Säure/Base-Titration und einer potentiometrischen Indikation mit einem pH-Sensor tritt die starke Signaländerung bei der ersten Spur von überschüssiger Säure (oder Base) auf und ist daher eine genauere Indikation des Endpunkts.

Allgemein können bei der Durchführung einer nichtwässrigen Titration drei wesentliche Elektroden- oder Sensorprobleme auftreten. Das erste Problem besteht in der Kombination aus einem wässrigen Elektrolyt und einem nichtwässrigen Lösungsmittel. Der Austausch des Elektrolyts in der Elektrode löst dieses Problem. Das zweite Problem ist die Tatsache, dass die Probe nicht leitfähig ist, was zu einem schlechten Stromkreis zwischen Mess- und Referenz-Halbzelle oder Teilen der Elektrode führt, wenn sie kombiniert werden. Dies führt zu einem verrauschten Signal, insbesondere wenn ein Sensor mit einem Standard-Keramikdiaphragma in der Referenz verwendet wird. Dieses Problem wird teilweise durch die Verwendung eines Sensors mit einem Schliffdiaphragma, wie z. B. dem Sensor DGi113, gelöst. Dieser Sensor verfügt über LiCl in Ethanol als Standardelektrolyt und hat anstelle eines Keramikdiaphragmas eine Polymerhülse, die eine grössere Kontaktfläche zwischen den Arbeits- und Referenzteilen und damit ein geringeres Rauschen bietet.

Das dritte Problem ist nicht die Elektrode selbst, sondern die Handhabung des Sensors. Damit ein Glassensor (pH-Sensor) ordnungsgemäss arbeitet, muss die Glasmembran (Kugel vorne an der Elektrode) hydratisiert sein. Dies wird durch die Konditionierung der Elektrode in entionisiertem Wasser erreicht. Während der nichtwässrigen Titration wird diese Membran allmählich dehydratisiert, wodurch die Reaktion der Elektrode verringert wird. Um dies zu verhindern oder dieses Problem zu beheben, sollte die Elektrode durch Eintauchen in Wasser regelmässig neu konditioniert werden.

Die herkömmliche Methode zur Aufbewahrung der Titrationsresultate besteht darin, sie entweder an einem USB-P25-Kompaktstreifendrucker oder an einem A4-USB-Drucker auszudrucken. Die Titratoren von METTLER TOLEDO bieten jedoch weitere Möglichkeiten wie den direkten Datenexport und PDF- oder XML-Berichte. Darüber hinaus können die Resultate auf einem USB-Stick gespeichert, an einen angeschlossenen PC oder an einen Remote-Netzwerkordner gesendet werden. Physische Drucker (A4-Drucker oder Kompaktdrucker) oder virtuelle Drucker (RS232- oder USB-Datenexport, PDF/XML-File writer) werden durch die Methodenfunktion „Record“ innerhalb einer Methode ausgelöst. Die Methodenfunktion „Record“ kann angepasst werden. Parallel dazu erstellt der Titrator nach jeder Probe mithilfe einer Standardvorlage automatisch eine CSV-Datei und speichert diese auf einem USB-Stick oder in einem Netzwerkordner. Die Resultate können gleichzeitig an einen Drucker (physisch oder virtuell) und als CSV-Datei gesendet werden.

Das Titriermittel kann entweder direkt mit einer Bürette zur Probe hinzugefügt (Volumetrie) oder elektrochemisch in der Titrierzelle generiert werden (Coulometrie). Die coulometrische Titration wird hauptsächlich für die Wasserbestimmung nach Karl Fischer eingesetzt, wenn der Gehalt sehr gering ist, z. B. kleiner als 50 – 100 ppm (0,005 – 0,01 %).

Die Titratoren C20S und C30S sind mit zwei verschiedenen Coulometerzellen erhältlich – mit oder ohne Diaphragma. Für die meisten Anwendungen empfehlen wir die Zelle ohne Diaphragma, da sie nahezu wartungsfrei ist. Durch die innovative Konstruktion kann die diaphragmafreie Zelle von METTLER TOLEDO sogar zur Bestimmung von Wasser in Ölen eingesetzt werden. Die Ausführung der Zelle mit Diaphragma wird für Anwendungen wie die Bestimmung des Wassergehalts in Substanzen, die Ketone enthalten, empfohlen. Sie wird auch empfohlen, wenn die bestmögliche Genauigkeit erforderlich ist.

Die erste und offensichtlichste Antwort auf diese Frage ist, dass das Lösungsmittel gewechselt werden sollte, sobald sich die Probe nicht mehr löst. Dies ist jedoch nur einer der Gründe für den Wechsel des Lösungsmittels. Ein zweiter, weniger offensichtlicher Grund gilt für Zweikomponentenreagenzien, bei denen das Titriermittel Iod und das Lösungsmittel alle anderen für die Karl-Fischer-Reaktion erforderlichen Komponenten enthält. Eine dieser Komponenten ist Schwefeldioxid, das schon lange erschöpft sein kann, bevor die Löslichkeit des Lösungsmittels überschritten wird. In der Regel hat das Lösungsmittel in diesen Zweikomponentensystemen eine ungefähre Wasserkapazität von 7 mg Wasser pro mL Lösungsmittel. Das bedeutet, dass theoretisch 40 mL Lösungsmittel 280 mg Wasser aufnehmen können, bevor das Lösungsmittel gewechselt werden muss. Da das typische Titriermittel eine Konzentration von 5 mg/mL aufweist, sind für 280 mg Wasser 56 mL Titriermittel erforderlich.

Die praktikabelste Lösung für diese Frage besteht darin, am oberen Ende des Trockenrohrs etwas blaues Kieselgel als Indikator hinzuzufügen. Sobald die erste Spur von Rosa in dieser Gelschicht erscheint, ist es an der Zeit, das Molekularsieb zu wechseln oder zu regenerieren. Natürlich kann auch eine zunehmende Hintergrunddrift darauf hinweisen, dass das Molekularsieb ausgetauscht werden muss.

Beim Validieren eines Titrationsverfahrens müssen Aspekte wie Genauigkeit, Präzision, Reproduzierbarkeit, Linearität, systematische Fehler, Robustheit, Widerstandsfähigkeit und Bestimmungsgrenzen überprüft werden. Detaillierte Empfehlungen zur Durchführung einer solchen Validierung finden Sie in unserem Kapitel zur Qualitätskontrolle und Validierung oder in der METTLER TOLEDO Applikationsbroschüre 16 – Validierung von Titrationsmethoden.