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Come molti di voi, ho acquisito la mia prima esperienza pratica di titolazione durante i miei studi di chimica a scuola. In questo momento, ho imparato come eseguire una titolazione visiva manuale dell'endpoint e posso ancora ricordare esattamente come mi sentivo al riguardo.
Usando una buretta manuale riempita di titolante, ho aggiunto ciascuna goccia individualmente a un matraccio Erlenmeyer che conteneva la soluzione del campione (compreso l'analita da misurare) e l'indicatore che era stato aggiunto prima della titolazione. Con ogni goccia e anche un leggero cambiamento di colore della mia soluzione campione, i minuti passavano con crescente incertezza. Mi sono chiesta: «Ho già raggiunto il vero punto finale, devo aggiungere un'altra goccia o ho anche sovratitolato?» Probabilmente ti sei trovato anche tu nella stessa situazione!
Ti suona familiare? Non dimenticare di dare un'occhiata al nostro post sul blog correlato:
Sono trascorsi diversi anni da allora e sono felice di non dover più affrontare le sfide dell'esecuzione di una titolazione manuale perché Metrohm offre la possibilità di titolazioni automatizzate.
Se vuoi sapere come determinare l'endpoint in una titolazione automatizzata, ti darò tutte le risposte di cui hai bisogno. Nel seguente articolo tratterò questi argomenti (clicca per andare direttamente a ciascuno):
Principi di rilevamento diversi: una panoramica
A questo punto potresti chiederti: se non visivamente, come è possibile rilevare l'endpoint (EP) in una titolazione automatizzata? Ebbene, a parte il riconoscimento visivo dell'endpoint (ad esempio, tramite un cambiamento di colore, la comparsa di torbidità o l'aspetto di un precipitato), un EP di titolazione può essere rilevato anche dal monitoraggio automatizzato di un cambiamento in una proprietà chimica o fisica che si verifica quando la reazione è completa.
Come mostrato nella tabella seguente, esistono diversi principi di rilevamento:
Tabella 1. Principi di determinazione per vari metodi di rilevamento EP.
| Principio di determinazione | Descrizione | |
|---|---|---|
EP elettrochimico |
Potenziometrico | Il potenziale dipendente dalla concentrazione (mV) di una soluzione viene misurata rispetto a un potenziale di riferimento. |
Voltammetrico |
Il potenziale dipendente dalla concentrazione (mV) di una soluzione viene misurata a una corrente elettrica costante, cioè la corrente di polarizzazione Ipol applicato all'elettrodo polarizzabile. | |
Amperometrico |
Questa tecnica di indicazione consente di misurare la corrente dipendente dalla concentrazione (μA) di una soluzione campione a tensione costante. | |
EP fotometrico |
La base dell'indicazione fotometrica è la variazione di intensità ad una particolare lunghezza d'onda di un raggio di luce che passa attraverso una soluzione. | |
| EP conduttometrico | L'indicazione conduttometrica misura i cambiamenti della conducibilità elettrica durante la titolazione. | |
EP termometrico |
Le titolazioni termometriche registrano le variazioni di temperatura. Al termine, la reazione produce un calore molare di reazione ∆HR che può essere misurata come variazione di temperatura ∆T. | |
Ora, discutiamo sulla determinazione dell'EP potenziometrica e fotometrica rispetto a un rilevamento EP visivamente riconosciuto in quanto sono i principi di determinazione più comunemente usati per titolazioni automatizzate. Se vuoi saperne di più sul principi della titolazione termometrica, leggi il nostro post sul blog sulle basi!
Principio potenziometrico
Come mostrato nella tabella sopra, nel principio potenziometrico il potenziale dipendente dalla concentrazione (mV) di una soluzione viene misurato rispetto a un potenziale di riferimento. Pertanto, viene utilizzato un elettrodo di riferimento argento-argento cloruro (Ag/AgCl) in combinazione con un elettrodo di misurazione (membrana di vetro sensibile al pH o anello metallico). In generale, viene utilizzato un sensore combinato (elettrodo) comprendente sia l'elettrodo di misura che quello di riferimento.
La Figura 1 illustra con un semplice esempio come appare una titolazione manuale con un cambio colore quando viene convertita in un sistema automatico.
Step 1: Inizio della titolazione prima dell'aggiunta del titolante.
Step 2: Aggiunta del titolante: quando la titolazione si avvicina al punto finale, inizi a vedere i segni del cambiamento di colore. A questo punto in una titolazione automatica il sensore rileverà un cambiamento nel segnale mV e il titolatore inizia a dosare il titolante in volumi più piccoli e ad una velocità inferiore.
Step 3: Infine si raggiunge l'EP con un tenue colore rosa che corrisponde al punto di flesso nella curva di titolazione.
Step 4: La titolazione oltre l'endpoint porta a una titolazione eccessiva e qui il segnale mV è abbastanza costante.
In questo modo si ottiene la caratteristica curva di titolazione a forma di S che si vede quando si esegue una titolazione automatizzata.
Non solo le titolazioni acido-base possono essere convertite.La figura 2 mostra come una semplice titolazione di cloruro può essere convertita. Il titolante, la concentrazione del titolante, la dimensione del campione e la preparazione del campione rimangono gli stessi.
Solo l'indicatore è sostituito dal Ag Titrode, un elettrodo ad anello d'argento e otteniamo una curva di titolazione (figura 2, lato destro) con un punto finale chiaramente definito.
Per ulteriori esempi di possibili titolazioni potenziometriche, scarica la nostra monografia gratuita qui di seguito o controlla il nostro Application Finder dove puoi trovare diversi esempi per tutti i principi di riconoscimento degli endpoint.
Le titolazioni che utilizzano indicatori di colore sono ancora ampiamente utilizzate, ad esempio, nelle farmacopee. Se eseguiti manualmente, i risultati dipendono, letteralmente, dall'occhio di chi guarda. Titolazione fotometrica mediante l'Optrode permette di sostituire questa determinazione soggettiva del punto di equivalenza con un processo oggettivo del tutto indipendente dall'occhio umano.
Il vantaggio qui è che la chimica non cambia, ovvero la procedura operativa standard (SOP) generalmente non deve essere adattata.
La base dell'indicazione fotometrica è la variazione di intensità ad una particolare lunghezza d'onda di un raggio di luce che passa attraverso una soluzione. La trasmissione è la variabile primaria misurata in fotometria, ed è data dalla trasmissione della luce (mV o % di trasmissione) di una soluzione colorata o torbida che viene misurata con un sensore fotometrico come l'Optrode di Metrohm.
Ci sono otto possibili lunghezze d'onda tra cui scegliere da quell'intervallo quasi tutti gli indicatori di colore utilizzati per le titolazioni (Tabella 2). L'albero è resistente ai solventi e non richiede manutenzione. Si collega direttamente al titolatore e migliora la precisione e la ripetibilità delle titolazioni indicate dal colore.
| Lunghezza d'onda | Cambia colore in: | Intervallo utilizzabile |
|---|---|---|
| 470 nm | Giallo | 460–480 nm |
| 502 nm | Rosso-arancio | 485–520 nm |
| 520 nm | Rosso | 505–535 nm |
| 574 nm | Viola / Viola | 560–585 nm |
| 590 nm | Blu | 575–605 nm |
| 610 nm | Blu verde | 595–625 miglia nautiche |
| 640 nm | Verde | 620–655 nm |
| 660 nm | Nero / Torbido | 650–670 nm |
Ho anche scelto un esempio per mostrarti come convertire una titolazione EDTA di solfato di manganese dalla titolazione manuale alla titolazione automatizzata. Come nell'esempio sopra, la procedura rimane la stessa.
Titolazione fotometrica EDTA del solfato di manganese secondo Ph. Eur. e USP
Sei pronto per fare il salto e passare all'utilizzo di un sistema di titolazione automatizzato? Leggi il nostro altro post sul blog per saperne di più.
Come trasferire la titolazione manuale all'autotitolazione
Un vantaggio della titolazione automatizzata è che è necessario un volume inferiore di sostanze chimiche, con conseguente minor spreco. Con lo stesso indicatore Eriochrome Black TS, l'Optrode viene utilizzato ad una lunghezza d'onda di 610 nm. La curva di titolazione (Figura 3, a destra) mostra un'ampia variazione potenziale del segnale mV che indica un punto finale di titolazione chiaramente definito.
Se non sei sicuro di quale sia la lunghezza d'onda ottimale per la tua titolazione, dai un'occhiata al nostro post sul blog correlato per saperne di più!
Confronto: Optrode vs. elettrodi potenziometrici
Quando si decide di passare alla titolazione automatizzata, ci sono alcuni punti da considerare quando si confronta Optrode con altri elettrodi potenziometrici Metrohm. La tabella seguente elenca i criteri principali.
Tabella 3. Confronto di tecniche di misura fotometriche e potenziometriche per una selezione di fattori.
| Fattore | Potenziometrico con elettrodo | Fotometrico con Optrode |
|---|---|---|
| SOP cambia | Potrebbe essere necessario aggiornare SOP per includere l'uso dell'elettrodo | Utilizza ancora lo stesso indicatore e parametri dell'endpoint che cambiano colore |
| Indicatore di colore | Non richiesto; risparmiare sulla preparazione chimica e sulle fasi di analisi aggiuntive | Necessario |
| Campioni torbidi o colorati | Ignora colore e torbidità | Campioni molto torbidi e colorati possono interferire |
| Manutenzione del sensore | Sciacquare, ricaricare l'elettrolito, conservare correttamente | Risciacquare, conservare asciutto |
| Resistenza ai solventi | Alcune sonde resistenti ai solventi devono considerare la compatibilità chimica | Corpo sigillato, interamente in vetro per un'elevata resistenza chimica |
| Programma di sostituzione | 6 mesi – 1 anno | In caso di rottura o esaurimento della sorgente luminosa1 |
1Optrode ha una vita lavorativa di decine di migliaia di ore.
Riassunto
Vedo, un'autotitolazione è abbastanza semplice da eseguire e ha il grande vantaggio di fornire un punto finale chiaramente definito.
Credimi, ogni volta che lavoro con un dispositivo del genere che include un elettrodo adatto per una titolazione automatica, ho un grande sorriso sul viso ripensando ai miei giorni universitari: Addio soggettività, procedura lunga, inefficienza economica e non tracciabilità!
Forse ora sei convinto anche tu a fare il cambiamento nel tuo laboratorio.
La tua conoscenza "take-aways"
Risparmia denaro utilizzando i sistemi di titolazione automatizzati
