Determinación de Contenido de Agua en Sólidos: Métodos y Procedimientos

Tipos de Agua en Sólidos

Existen dos formas principales de agua en sólidos:

• Agua libre (no enlazada): Agua adsorbida en la superficie del sólido. Se considera una impureza y su contenido debe ser controlado.
• Agua enlazada (agua de hidratación): Agua que forma parte de la estructura cristalina del sólido, producto de la cristalización.

Métodos para la Determinación de Agua

Método Gravimétrico (Pérdida por Secado - PPS)

Este método permite determinar el material volátil de cualquier naturaleza que se elimina bajo condiciones específicas. Si el agua es el único componente volátil, el método determina el contenido de agua.

• Condiciones: Presión atmosférica, temperatura entre 100-150 °C.
• Alcance: Mide el agua total (libre y enlazada).

Procedimiento para Muestras Termorresistentes

1. Pesar la muestra (M).
2. Pesar el pesafiltro.
3. Colocar la muestra (M) en el pesafiltro y llevar a la estufa a la temperatura y tiempo indicados en la monografía.
4. Sacar la muestra y llevarla al desecador antes de pesar.
5. Repetir el proceso hasta obtener peso constante.

Procedimiento para Muestras Lábiles

Se reduce la presión para disminuir el punto de ebullición del agua. Se utilizan estufas de vacío o desecadores (recipientes con bordes esmerilados y tapa que permiten un cierre hermético para eliminar la humedad y proteger de la humedad ambiente).

Desecantes

Ejemplos de desecantes comunes son el perclorato de magnesio (dehydrita) y la sílica gel (activada).

Método Volumétrico de Karl Fischer (KF)

Este método es específico para la determinación de agua y se basa en una reacción cuantitativa con el agua, utilizando anhídrido de azufre y yodo en presencia de una solución amortiguadora que reacciona con iones hidrógeno.

• Reactivo Titulante: I₂ + SO₂ + Piridina en metanol anhidro.

Estandarización del Reactivo

• []H₂O ≥ 1%: Sustancia de referencia: agua purificada.
• []H₂O < 1%: Hidratos alcalinos. Deben tener un peso equivalente alto y ser no volátiles. Ejemplo: Tartrato de sodio.

Requisitos para la Sustancia de Referencia:

1. Ser asequibles en calidad de reactivo de grado puro y poseer un contenido teórico de agua conocido.
2. Liberar cuantitativamente su agua por reacción con el reactivo de Karl Fischer en solución metanólica, sin experimentar reacciones colaterales.
3. Ser estables y no absorber humedad atmosférica.
4. Permitir la determinación de la concentración de agua con exactitud mediante un método independiente.
5. Ser solubles en el sistema utilizado.

Detección del Punto Final

1. Detección Visual: Cambio de coloración.
2. Espectrofotometría:
   • Para verificar la longitud de onda de máxima absorbancia, se debe realizar un barrido espectral entre 200-400 nm.
   • El valor de λ_max se obtiene mediante el uso de una solución patrón o referencia.
   • Blanco de ajuste: Se utiliza para el ajuste del cero del espectrofotómetro, una solución con agua destilada se utiliza para la corrección de la línea base.
3. Amperometría.

Ventajas del Método Karl Fischer

• Específico para agua.
• Rápido.
• Puede ser validado y documentado.
• Determina el agua total.
• Permite trabajar con amplios rangos de concentración.
• Resultados reproducibles.

Desventajas del Método Karl Fischer

• Alto costo de reactivos y equipo.
• Interferencia de algunos compuestos.
• Requiere reactivos específicos.
• Debe realizarse en días de poca humedad.
• Los disolventes deben ser apropiados.
• La muestra debe disolverse.

Procedimiento

1. Determinación del Factor KF:
   1. Acondicionar el equipo.
   2. Colocar metanol u otro solvente en el vaso de volumetría y valorar hasta el punto final para eliminar la humedad presente.
   3. Tarar la jeringa y pesar agua destilada (sustancia de referencia).
   4. Valorar hasta el punto final (amarillo canario).
2. Determinación de Agua en la Muestra:
   1. Acondicionar el equipo.
   2. Triturar el comprimido en un mortero y separar en dos muestras (M1 y M2).
   3. Tarar la nave y pesar la muestra en la nave.
   4. Pesar el embudo.
   5. Mediante el embudo, llevar la muestra al vaso de volumetría y valorar hasta el punto final.
   6. Al finalizar, observar los ml de reactivo consumidos y volver a pesar el embudo.

Cálculo: %H₂O = F * V_reactivo

Precauciones

• Evitar la humedad.
• Lubricar las uniones esmeriladas con siliconas.
• Conservar los reactivos protegidos de la luz, la humedad y a baja temperatura.
• Trabajar con contenidos de agua entre 10-250 mg.
• Mantener la agitación constante durante la valoración.

Consideraciones Adicionales:

• El metanol solo se utiliza para valorar el agua absorbida (agua libre) y no enlazada.
• La mezcla metanol-formamida (2:1) se utiliza para determinar el agua total, ya que la formamida rompe los enlaces y permite valorar el agua de cristalización.