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[[Bild:KF Titrator.jpg|mini|Ein Karl-Fischer-Titrator]]
Unter der '''Karl-Fischer-Titration''' (auch einfach '''KFT''' genannt) versteht man die quantitative Wasserbestimmung durch [[Titration]]. Das Verfahren wurde 1935 vom deutschen Chemiker [[Karl Fischer (Chemiker)|Karl Fischer]], bei der [[Lazăr Edeleanu]] GmbH, entwickelt.<ref>K. Fischer: ''Neues Verfahren zur maßanalytischen Bestimmung des Wassergehaltes von Flüssigkeiten und festen Körpern'', in: ''[[Angewandte Chemie (Zeitschrift)|Angewandte Chemie]]'' '''1935''', ''48'', 394–396; {{DOI|10.1002/ange.19350482605}}.</ref> Es fand Eingang in praktisch alle [[Arzneibuch|Arzneibücher]]. Gelegentlich werden auch die anglisierten Bezeichnungen ''Karl Fisher Titration'' oder ''Fisher Titration'' verwendet.

== Theorie ==
Das Verfahren ist für die quantitative Bestimmung von [[Wasser]] spezifisch. In der ursprünglichen Form besteht es in der [[Titration]] von Wasser mit einer wasserfreien [[methanol]]ischen Lösung, die [[Iod]], [[Schwefeldioxid]] und überschüssiges [[Pyridin]] als [[Pufferlösung|Puffer]] enthält. In modernen Reagenzlösungen dienen statt Pyridin andere weniger unangenehme und gefährliche Komponenten zur Pufferung. [[Helga Hoffmann (Chemikerin)|Helga Hoffmann]] und [[Eugen Scholz]] führten 1982 hierfür [[Imidazol]] als schnelles und zuverlässiges Reagenz ein.<ref>{{Literatur | Autor=R. Hergenroder | Titel=Karl-Fischer-Titration: 80 Jahre auf der Suche nach dem Molekül des Lebens | Sammelwerk=Analytical Mettler Toledo| Band=1 | Nummer= | Datum=2020 | Seiten=1-3 | DOI=}}</ref> Die maximale [[Kinetik (Chemie)|Reaktionsgeschwindigkeit]] stellt sich zwischen [[pH-Wert |pH]] 5,5 und 8 ein. Dementsprechend nutzt man [[Basen (Chemie)|basisch]]e Komponenten wie Imidazol für saure Proben und [[Säure|saure]] Komponenten wie [[Salicylsäure]] für basische Proben. Im Handel sind Ein- und Zweikomponentenreagenzien erhältlich. Methanol kann durch andere [[Alkohole]] ersetzt werden, welche die [[Titer (Chemie)|Titer]]stabilität verbessern.
Die [[Stöchiometrie]] (Molverhältnis H2O:I2) hängt von der Art des [[Lösungsmittel]]s ab. Alkoholhaltige Lösungsmittel führen zu einer Stöchiometrie von H2O:I2 1:1, während nicht alkoholhaltige Lösungsmittel eine Stöchiometrie von 2:1 ergeben. Auch die Wassermenge in der Probe beeinflusst das Molverhältnis. Dies tritt jedoch erst ab ca. 1 mol/l des Lösungsmittels auf.

== Chemische Reaktion ==
Entscheidend für das Verfahren ist, dass Schwefeldioxid und Iod nur in Anwesenheit von Wasser miteinander reagieren. Bei Abwesenheit von Alkoholen ergibt sich folgende Reaktion:

: <math> \mathrm{2 \, H_2O + SO_2 + I_2 \longrightarrow SO_4^{2-} + 2 \, I^- + 4 \, H^+}</math>

Ist [[Methanol]] in der Lösung vorhanden, so bildet es mit [[Schwefeldioxid]] einen sauren [[Ester]], der durch die Base (z. B. [[Imidazol]], im Folgenden als „RN“ bezeichnet) neutralisiert wird:<ref>Eugen Scholz: ''Karl-Fischer-Titration''. Springer-Verlag 1984, ISBN 3-540-12846-8.</ref>

: <math> \mathrm{CH_3OH + SO_2 + RN \longrightarrow (RNH) \cdot (CH_3OSO_2)}</math>

Bei der Titration, bei der als Maßlösung [[Iod]] in Methanol eingesetzt wird, wird das [[Dimethylsulfit|Methylsulfit-Anion]] in Anwesenheit von Wasser durch das Iod zum [[Dimethylsulfat|Methylsulfat-Anion]] oxidiert. Das gelbbraune Iod wird dabei zum farblosen Iodid reduziert:

: <math> \mathrm{(RNH) \cdot (CH_3OSO_2) + I_2 + H_2O + 2 \, RN \longrightarrow (RNH) \cdot (CH_3OSO_3) + 2 \, (RNH) \cdot I}</math>

Bei diesem Vorgang wird Wasser verbraucht, die Reaktion kann also nur so lange ablaufen, bis das gesamte in der Probe enthaltene Wasser verbraucht ist.

Ist kein Wasser mehr vorhanden, wird zudosiertes Iod nicht mehr reduziert. Dessen braune Farbe dient der visuellen Endpunktsindikation.<ref>Anmerkung: Der in der [[Iodometrie]] übliche Nachweis des Iod-Überschusses als [[Iodprobe|Iod-Stärke-Komplex]] ist im wasserfreien Milieu nicht durchführbar.</ref> In der Praxis werden bevorzugt [[elektrometrisch]]e Indikationen (speziell [[Biamperometrie]]) verwendet, da sie empfindlicher und genauer sind.

Bei der [[Coulometrie|coulometrischen]] Karl-Fischer-Titration wird das für die Reaktion erforderliche Iod durch [[anodische Oxidation]] von Iodid erzeugt. Die hierfür eingesetzten Geräte haben zwei Elektrodenpaare:
* eine [[Arbeitselektrode]], an der Iod erzeugt wird (hier wird auch die „verbrauchte“ Ladung gemessen)
* eine Messelektrode, an der gemessen wird, ob das erzeugte Iod durch die oben beschriebenen Reaktionen abgebaut wird oder in der Lösung verbleibt (Endpunkt).
Für diese Geräte sind spezielle coulometrische Reagenzien erforderlich.

== Volumetrisches Verfahren ==
Ein Vorteil des volumetrischen Verfahrens im Vergleich zum coulometrischen Verfahren ist der geringere apparative Aufwand.
Eine Anwendung des volumetrischen Verfahrens ist auch dann möglich, wenn die Probe gefärbt ist. Hier wird der Endpunkt der [[Titration]] UV/VIS-spektrofotometrisch detektiert.<ref>Tavčar, E., Turk, E., Kreft, S.: ''Simple Modification of Karl-Fischer Titration Method for Determination of Water Content in Colored Samples.'' Journal of Analytical Methods in Chemistry, Vol. 2012, Article ID 379724, {{DOI|10.1155/2012/379724}}.</ref>

== Literatur ==
* P. A. Bruttel, R. Schlink: ''Wasserbestimmung durch Karl-Fischer-Titration'' [http://kf.metrohm.com/Tutorials/ Metrohm AG].
* Katrin Schöffski: ''Die Wasserbestimmung mit Karl-Fischer-Titration'', in: ''[[Chemie in unserer Zeit]]'' '''2000''', ''34'', 170–175. {{doi|10.1002/1521-3781(200006)34:3<170::AID-CIUZ170>3.0.CO;2-2}}.
* Eugen Scholz: ''Karl-Fischer-Titration. Methoden zur Wasserbestimmung'', Anleitung zur chemischen Laboratloriumspraxis 20, Springer Verlag 1984.
* DIN EN ISO 15512: ''Kunststoffe — Bestimmung des Wassergehaltes''

== Quellenangaben ==
<references />

[[Kategorie:Titration]]
[[Kategorie:Lebensmittelanalytik]]

Karl-Fischer-Titration - Versionsgeschichte

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