Микроопределение воды (кулонометрический метод)

При кулонометрическом титровании необходимый для реакции К. Фишера йод образуется при анодном окислении йодид-иона:

2J⁻ − 2e → J₂

Образующийся йод реагирует с присутствующей водой и диоксидом серы в присутствии основания. Йод потребляется до тех пор, пока в среде присутствует вода. Избыток йода указывает на достижение конечной точки титрования. Количество оттитрованной воды пропорционально количеству электричества, пропущенному через ячейку.

1 моль йода соответствует 1 молю воды, а количество электричества 10,71 Кл соответствует 1 мг воды.

Вследствие малого тока титрования кулонометрическое определение применяется для количественного определения микроколичеств воды: от
10 мкг до 10 мг.

Правильность и точность метода должны быть обеспечены устранением атмосферной влаги из системы.

Прибор. Главным блоком прибора является кулонометрическая ячейка. Наиболее часто используемая ячейка состоит из анодного отделения, в котором протекает реакция К. Фишера, и меньшего по объему катодного отделения, в котором протекает катодная реакция восстановления. Каждое отделение содержит платиновый электрод. Анодное отделение заполняется анолитом, в качестве которого используется модифицированный реактив К. Фишера, содержащий йодид-анион вместо йода. Катодное отделение заполняется подходящим католитом. Отделения разделены диафрагмой, предотвращающей смешение двух растворов. Поскольку диффузия активных компонентов не может быть полностью исключена диафрагмой, компоненты католита должны быть совместимы с анолитом. Могут использоваться и однокамерные ячейки без диафрагмы. В этом случае анодная и катодная реакции протекают в одном и том же объеме электролита, поэтому катодная реакция восстановления не должна давать продукты, способные окисляться на аноде, что привело бы к завышенным результатам определения.

Реакционная ячейка должна поддерживаться в абсолютно сухом состоянии. Небольшой избыток йода удаляет последние следы влаги из реактива. Если реактив бесцветен, абсорбированная влага должна быть удалена перед заливкой реактива в ячейку добавлением 5 % раствора йода в метаноле до восстановления светло-коричневой окраски. Заливка реактива в анодное отделение производится через сухую воронку; при этом снова может произойти обесцвечивание. После добавления реактива ячейка немедленно герметизируется. Перед титрованием удаляют из анолита избыток элементарного йода инъекцией малых количеств воды или (лучше) водного метанола. Катодное отделение также должно быть безводным. Небольшой избыток элементарного йода в католите не оказывает влияния на титрование.

Анализируемая проба вводится в анолит шприцем через прокладку. Ввод твердых проб невозможен, так как нельзя открывать титр-ячейку. Поэтому твердые пробы вводятся в виде раствора после растворения в подходящем растворителе, или вода высвобождается из пробы в трубчатой печи при нагревании и переносится в анолит потоком сухого газа. Газы вводятся в анолит через трубку для ввода газа (барботер).

Объем пробы не должен превышать 10 мл. Обычно в ячейку дозируется 0,5–5,0 мл жидкой пробы. Газовые пробы вводятся в объеме от 100 мл до 10 л.

Методика. Отделение реакционной ячейки заполняют электролитом для микроопределения воды согласно инструкциям изготовителя. Кулонометрическое титрование выполняют до установления конечной точки.

Точное количество испытуемого вещества, указанное в частной фармакопейной статье, вносят в реакционную ячейку и перемешивают в течение
30 с или в течение времени, указанного в частной фармакопейной статье. Снова титруют до установления конечной точки.

При использовании испарителя точную навеску испытуемого вещества, указанную в частной фармакопейной статье, помещают в трубку и нагревают. После выпаривания воды из образца в ячейку проводят титрование.

Проводят контрольный опыт и вычисляют содержание воды в испытуемом веществе в процентах.

Проверка точности. Между двумя последовательными титрованиями, вводят точно взвешенное количество воды – такое же, как в определяемом образце, и выполняют кулонометрическое титрование. Результат должен быть в пределах от 97,5 до 102,5 % для содержания 1000 мкг воды в образце и в пределах от 90,0 до 110,0 % для содержания 100 мкг воды в образце.