Titrátory

Automatizované titrátory METTLER TOLEDO fungujú na základe definovaného postupu operácií. Tento postup je v zásade rovnaký pre všetky modely a značky. Vykonáva a opakuje sa niekoľkokrát dovtedy, kým sa nedosiahne koncový bod alebo bod ekvivalentnosti titračnej reakcie (titračný cyklus). Titračný cyklus pozostáva zo 4 hlavných krokov:

1. Pridávanie titrantu
   
2. Titračná reakcia
   
3. Snímanie signálu
   
4. Posúdenie

Každý krok má iné špecifické parametre (napr. veľkosť prírastku), ktoré je potrebné stanoviť podľa konkrétnej titračnej aplikácie. Zložitejšie aplikácie vyžadujú viac krokov, napr. dávkovanie ďalšej reagencie pri spätnej titrácii, riedenie alebo úprava hodnoty pH. Tieto kroky a zodpovedajúce parametre sú zhrnuté v titračnej metóde.

V závislosti od intervalu používania sa titračnú výbavu, ako je valec byrety, piest, ventil a hadička, odporúča čistiť relatívne často. Na čistenie je dôležité používať kvalitný etanol.

1. V závislosti od kontaminácie vplyvom štandardného roztoku opláchnite valec, ventil a hadičky deionizovanou vodou a následne etanolom.
   
2. Jednotlivé dielce osušte stlačeným vzduchom bez obsahu oleja.

Tento nesúlad výsledkov je viditeľný najmä pri vykonávaní acidobázickej titrácie pomocou niektorého z pH indikátorov. Jedným z dôvodov je, že tieto pH indikátory menia farbu v určitom rozsahu pH, nie pri konkrétnej fixnej hodnote. Bod, v ktorom reálne dôjde k zmene farby, do veľkej miery závisí od vzorky a nemusí sa prekrývať s bodom chemickej ekvivalencie. Výsledkom môže byť mierne odlišný výsledok, ktorý možno ľahko vykompenzovať štandardizovaním titrantu podobnou metódou, ako sa používa pri vzorkách.

Druhý dôvod tohto rozdielu súvisí s citlivosťou ľudského oka na zmenu farby. Aj keď už začne dochádzať k zmene farby, ľudské oko si ešte nemusí všimnúť žiadnu zmenu. To možno preukázať fotometrickou elektródou, ako je napríklad METTLER TOLEDO DP5 Phototrode™. Takáto elektróda zaznamená jasnú zmenu priepustnosti svetla oveľa skôr, než ľudské oko rozpozná akúkoľvek zmenu farby. Pri typickej acidobázickej titrácii s využitím potenciometrickej indikácie pomocou pH elektródy dochádza k prudkej zmene signálu hneď, ako sa objavia prvé známky nadmerného množstva kyseliny (alebo zásady), a preto je takáto indikácia koncového bodu presnejšia.

Pri titrácii v nevodnom prostredí sa obvykle vyskytujú tri hlavné problémy s elektródami alebo senzormi. Prvým je používanie vodného elektrolytu s nevodným rozpúšťadlom. To možno jednoducho vyriešiť výmenou elektrolytu v elektróde. Druhý problém sa týka toho, že vzorka je nevodivá, v dôsledku čoho je elektrický obvod tvorený meracím a referenčným poločlánkom (alebo príslušnými časťami kombinovanej elektródy) slabý. Výsledkom je veľká miera šumu v signále, najmä pri použití elektródy so štandardným keramickým kontaktom v referenčnej časti. Tento problém možno čiastočne vyriešiť použitím elektródy s objímkovým kontaktom, napríklad DGi113. Táto elektróda využíva ako štandardný elektrolyt LiCl v etanole a namiesto keramického kontaktu má polymérovú objímku, ktorá tvorí väčšiu kontaktnú plochu medzi pracovnou a referenčnou časťou, vďaka čomu je miera šumu nižšia.

Tretí problém nesúvisí priamo s elektródou, ale týka sa skôr manipulácie s elektródou. Na správne fungovanie sklenenej (pH) elektródy je potrebná hydratácia sklenenej membrány (banky elektródy). Tá sa zabezpečuje kondiciovaním elektródy v deionizovanej vode. Pri titrácii v nevodnom prostredí dochádza k postupnej dehydratácii tejto membrány, čím sa zhoršuje odozva elektródy. Tomuto problému možno predísť alebo ho napraviť tak, že elektródu pravidelne regenerujete namočením do vody.

Tradičný spôsob uchovávania výsledkov titrácie spočíva v ich vytlačení, a to buď na páskovej kompaktnej tlačiarni USB-P25, alebo na tlačiarni A4 USB. Titrátory METTLER TOLEDO však ponúkajú aj iné možnosti, napríklad priamy export údajov do výkazov vo formáte PDF alebo XML. Okrem toho možno výsledky uložiť aj na USB kľúč alebo odoslať do pripojeného počítača či vzdialeného sieťového priečinka. Fyzické (A4 alebo kompaktné) či virtuálne tlačiarne (export údajov cez rozhranie RS232 alebo USB, tvorba súborov PDF/XML) sa spúšťajú funkciou tzv. záznamu metódy v rámci konkrétnej metódy. Funkciu záznamu metódy si možno prispôsobiť. Súbežne titrátor po každej vzorke automaticky vygeneruje súbor CSV pomocou štandardnej šablóny a uloží ho na USB kľúč alebo do sieťového priečinka. Výsledky možno zároveň odoslať do tlačiarne (fyzickej alebo virtuálnej) a do súboru CSV.

Titrant možno do vzorky pridávať priamo pomocou byrety (volumetricky) alebo ho generovať elektrochemicky v titračnej kyvete (coulometricky). Coulometrická titrácia sa využíva hlavne vtedy, keď sa metódou Karla Fischera určuje veľmi malý obsah vody, napr. pod 50 – 100 ppm (0,005 – 0,01 %).

Titrátory C20S a C30S sú k dispozícii s dvoma rôznymi coulometrickými článkami – s diafragmou a bez nej. Pri väčšine aplikácií odporúčame používať článok bez diafragmy, lebo nevyžaduje takmer žiadnu údržbu. Vďaka inovatívnemu dizajnu možno tento článok METTLER TOLEDO bez diafragmy používať aj pri určovaní obsahu vody v olejoch. Verziu článku s diafragmou sa odporúča používať v aplikáciách, ako je určovanie množstva vody v látkach obsahujúcich ketóny. Takisto sa odporúča tam, kde je potrebná najvyššia možná presnosť.

Najzákladnejšia odpoveď na túto otázku znie, že rozpúšťadlo treba vymeniť, keď sa vzorky prestanú rozpúšťať. To je však len jeden z faktorov určujúcich potrebu vymeniť rozpúšťadlo. Je tu aj druhý, menej očividný dôvod výmeny, a to v prípade používania dvojzložkovej reagencie, keď titrant obsahuje jód a rozpúšťadlo obsahuje všetky ostatné zložky potrebné na reakciu podľa Karla Fischera. Jednou z týchto zložiek je oxid siričitý, ktorý sa môže spotrebovať oveľa skôr, než rozpúšťadlo stratí schopnosť rozpúšťať vzorky. Rozpúšťadlo v takýchto dvojzložkových systémoch máva spravidla kapacitu približne 7 mg vody na ml rozpúšťadla. To znamená, že 40 ml rozpúšťadla teoreticky stačí na spracovanie 280 mg vody a potom treba rozpúšťadlo vymeniť. Keďže typický titrant máva koncentráciu 5 mg/ml, na 280 mg vody pripadá 56 ml titrantu.

Najpraktickejším riešením tejto otázky je pridať na uzáver sušiacej skúmavky trochu modrého silikagélu, ktorý bude slúžiť ako indikátor. Len čo sa na tejto gélovej vrstve objavia prvé známky ružovej farby, je čas vymeniť alebo regenerovať molekulárne sitko. Samozrejme, potrebu vymeniť molekulárne sitko môže naznačiť aj zvýšená korekčná odchýlka.

Pri overovaní titračnej metódy je potrebné skontrolovať veci ako presnosť, správnosť, opakovateľnosť, linearita, systematické chyby, spoľahlivosť, odolnosť a medzné hodnoty, ktoré možno určiť. Podrobné odporúčania k vykonaniu tohto overovania nájdete v odsekoch o riadení kvality alebo overovaní alebo v brožúre spoločnosti METTLER TOLEDO o aplikáciách č. 16 – Overovanie titračných metód.