自動滴定装置・カールフィッシャー水分計

メトラー・トレドの自動滴定装置は、定義された一連の操作に従って稼働します。この手順は、基本的にすべてのモデルとブランドで同じです。滴定反応の終点または当量点に達するまで（滴定サイクル）、この手順が数回繰り返し実行されます。滴定サイクルには主に4つのステップが含まれています。

1. 滴定液の添加
   
2. 滴定反応
   
3. 信号取得
   
4. 評価

各ステップには異なる特定のパラメータ（増分サイズなど）があり、特定の滴定アプリケーションに従って定義する必要があります。さらに複雑なアプリケーションでは、逆滴定用の追加試薬の分注、希釈、pH値の調整など、より多くのステップが必要です。これらのステップ並びに対応するパラメータは、滴定メソッドで再開されます。

使用頻度に応じて滴定装置を清掃し、中でもビュレットシリンダ、ピストン、バルブ、チューブは比較的頻繁に清掃する必要があります。洗浄には高品質のエタノールを使用することが重要になります。

1. 標準液による汚染具合によっては、シリンダー、バルブおよびチューブを脱イオン水ですすぎ、次にエタノールで洗浄します。
   
2. オイルフリーの圧縮空気で部品を乾燥します。

この結果の不一致は、主にいずれかのpHインジケータを使用して中和滴定を行う場合に顕著になります。その理由としてまず挙げられるのは、このようなpHインジケータが固定値ではなくpH範囲で色を変えるからです。色が変化する実際の地点はサンプルに大きく依存し、化学的当量点と一致しないことがあります。このため、結果にわずかな不一致が生じることがありますが、これはサンプルに使用するのと類似のメソッドを使用して滴定液を標準化することで簡単に無効にできます。

この相違のもう1つの理由は、主に色の変化に対する人間の目の感度にあります。色の変化がすでに生じていても、人間の目がその変化を認識するには時間がかかります。これは、メトラー・トレドのDP5 Phototrode™などの測光センサを使用することで確認できます。これに類するセンサを使用すると、人間の目が色の変化を認識するよりかなり前に、光透過率に明らかな変化があります。pHセンサによる電位差指示を使用した一般的な中和滴定では、信号の急激な変化が過剰な酸（または塩基）の最初のトレースで発生するため、そのような信号の変化は終点のより正確な指示になります。

一般的に、非水性滴定を実施する場合、電極またはセンサの問題が主に3つあります。最初の問題は、非水性溶媒をともなう水性電解液が存在することです。この問題は、電極の電解液を交換することで簡単に解決できます。2番目の問題は、サンプルが非導電性なので、測定用と参照用のハーフセル間、または電極の一部が組み合わされると電気回路が不良になることに関連します。このため、特に比較用に標準のセラミック液絡部を備えたセンサを使用する場合にノイズの多い信号が発生します。この問題を部分的に解決するには、DGi113センサなど、スリーブジャンクション付きのセンサを使用します。このセンサはエタノール中のLiClを標準電解液として使用しており、セラミック液絡部ではなくポリマースリーブを使用しているため、稼働部位と参照部位間の接触面積が大きくなり、低ノイズになります。

3番目の問題は電極自体の問題ではなく、センサの取り扱いにあります。ガラス（pH）センサが正しく機能するためには、ガラス膜（電極のバルブ）が水和している必要があります。これは、脱イオン水で電極をコンディショニングすることにより実現できます。非水性滴定の最中に、この膜は徐々に脱水され、電極の応答が低下します。これを防ぐ、またはこの問題を是正するには、電極を定期的に水に浸して再コンディショニングする必要があります。

滴定の結果を維持する従来の方法は、USB -P25テープコンパクトプリンタまたはA4 USBプリンタで印刷することです。一方、メトラー・トレドの滴定装置は、データを直接エクスポートする機能や、PDFまたはxml形式のレポート作成機能などを備えています。さらに、結果をUSBメモリに保存したり、接続済みのPCまたはリモートネットワークフォルダに送信したりできます。物理プリンタ（A4プリンタまたはコンパクトプリンタ）または仮想プリンタ（RS232またはUSBデータエクスポート、PDF/XMLファイルライター）は、メソッド内の「Record」メソッド関数によってトリガーされます。「Record」メソッド関数はカスタマイズできます。同時に、滴定装置から標準テンプレートを使用して各サンプルの後にCSVファイルが自動的に生成されるので、USBメモリまたはネットワークフォルダに保存できます。結果は、プリンタ（物理または仮想）にCSV形式で同時に送信できます。

滴定液は、セル（ビュレット）によってサンプルに直接添加することも（容量法）、滴定セルで電気化学的に生成することも（電量法）できます。電量法滴定は、主にカールフィッシャーによる水分量測定で、例えば50～100 ppm（0.005～0.01%）未満のような含有量が非常に低い場合に使用されます。

C20SとC30Sには、液絡部付きまたはなしの2種類の電量計セルが用意されています。ほとんどのアプリケーションでは、ほぼメンテナンスフリーの液絡部なしのセルをお勧めします。メトラー・トレドの液絡部なしのセルは、その革新的な設計によりオイル中の水分量測定にも使用できます。液絡部付きのセルは、ケトンを含有する物質中の水分量測定などのアプリケーションに推奨されます。また、最高の正確度が必要な場合にもお勧めします。

この質問に対する最も明白な答えは、まずサンプルが溶解しなくなったらすぐに溶媒を交換する必要があるということです。ただし、これは溶媒を変更する理由の1つにすぎません。状況に応じたもう1つの理由には、滴定液にヨウ素が含まれ、溶媒にカールフィッシャー反応に必要な他のすべての成分が含まれる二液型試薬の場合があります。このような他の成分の1つには二酸化硫黄があり、これは溶媒の溶解能力を超えるかなり前に消耗する可能性があります。原則的に、このような二液系の溶媒には、溶媒1 mLあたり約7 mgの保水量があります。これは理論的には、40 mLの溶媒であれば、溶媒の交換が必要になるまでに280 mgの保水量があることになります。一般的な滴定液の濃度は5 mg/mLなので、280 mgの水には56 mLの滴定液が必要です。

交換時期を把握する最も実用的な方法は、青いシリカゲルを乾燥チューブの上部に追加し、インジケータとして使用することです。このゲル層に最初のピンクが現れたら、モレキュラーシーブを交換または再生します。もちろん、バックグラウンドドリフトの増加もモレキュラーシーブの交換時期であることも示します。

滴定装置メソッドのバリデーションを行う場合、正確さ、精度、再現性、直線性、系統誤差、堅牢性、耐久性、測定限界などを確認する必要があります。このバリデーションを行う詳細な推奨事項については、品質管理とバリデーションに関するセクションを参照するか、メトラー・トレドのアプリケーションカタログ16 – 滴定メソッドのバリデーションを参照してください。