Determination of carbonyl compounds by potentiometric titration

Význam tématu

Důsledné stanovení karbonylových sloučenin je klíčové pro kontrolu kvality a stability široké škály produktů od bioolejů, paliv a rozpouštědel až po potraviny a barvy. Tyto sloučeniny mohou ovlivnit vlastnosti materiálů i jejich skladovatelnost.

Cíle a přehled studie

Cílem bulletinů je představit dva potenciometrické titrační postupy pro stanovení vodou rozpustných a nerozpustných karbonylových sloučenin. Metody vycházejí z reakce karbonylu s hydroxylaminem za vzniku hydrazonu a titrace uvolněného protického pufru (HCl) titrantem.

Použitá metodika a instrumentace

• Metoda 1 – vodou rozpustné karbonylové sloučeniny
  
  • Reakční roztok: 1,0 mol/L H2NOH·HCl ve vodě
  • Titrant: 1,0 mol/L NaOH
  • Příprava vzorku: 10 mL vodného roztoku obsahuje ~5 mmol CC
  • Teplota analýzy: 50 °C
  • Nastavení titrátoru: DET U, signální drift 30 mV/min, hustota měrných bodů 4
  • Vyhodnocení pomocí prvního ekvivalenčního bodu
• Metoda 2 – vodou nerozpustné karbonylové sloučeniny
  
  • Reakční roztok: 0,2 mol/L H2NOH·HCl v 2-propanolu
  • Titrant: 0,1 mol/L TBAOH v isopropanolu/methanolu
  • Příprava vzorku: 10 mL roztoku obsahuje ~1 mmol CC
  • Teplota analýzy: 50 °C
  • Nastavení titrátoru: DET U, signální drift 30 mV/min, hustota měrných bodů 4

Použitá instrumentace

• Potenciometrický titrátor OMNIS/Titrando s režimy DET U a MET U
• Buret 10 mL, míchadlo, termostatovaná titrační nádoba
• Elektrody dUnitrode, iUnitrode, dSolvotrode, Solvotrode (easyClean)

Hlavní výsledky a diskuse

Obě metody vykazují dobrou linearitu, opakovatelnost a shodu s teoretickými hodnotami. Validace cyklohexanonem potvrdila hodnotu ~10,14 mmol/g pro vodné i organické systémy. Parametry blanků (vzorek a reakční roztok) eliminují vliv přirozených acidobazických složek.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé a přesné stanovení karbonylů v široké škále matric
• Možnost plné automatizace v QA/QC laboratořích
• Aplikovatelnost v bioenergetice, petrochemii i potravinářství
• Kompatibilita s normami ASTM a literárními postupy

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření postupů na farmaceutické a biotechnologické vzorky
• Online monitoring karbonylových sloučenin v reálném čase
• Vývoj citlivějších elektrod pro nízké koncentrace

Závěr

Potenciometrická titrace s hydroxylaminem nabízí robustní a univerzální přístup ke kvantifikaci karbonylových sloučenin jak ve vodných, tak v organických matricích. Prokazatelná reprodukovatelnost a validovatelnost činí tyto metody vhodnými pro akademický výzkum i průmyslovou analýzu.

Reference

• Faix O., Andersons B., Zakis G. Determination of carbonyl groups of six round robin lignins. Holzforschung 1998;52:268–272.
• Nicolaides G. M. The chemical characterization of pyrolytic oils. MASc Thesis, University of Waterloo, 1984;27–42.
• Ferrell J. R. III, Olarte M. V., Christensen E. D. et al. Standardization of Analytical Techniques for Pyrolysis Bio-oil. Biofuels Bioprod. Biorefin. 2016;10:496–507.
• Black S., Ferrell J. R. III. Determination of carbonyl groups in pyrolysis bio-oils using potentiometric titration. Energy Fuels 2016;30:1071–1077.
• ASTM D4423-10 Standard Test Method for Determination of Carbonyls in C4 Hydrocarbons.
• ASTM E3146-18 Standard Test Method for Determination of Carbonyls in Pyrolysis Bio-Oils by Potentiometric Titration.
• Leaflet LL Solvotrode (8.109.8046).