1.卡爾費休法
卡爾費休法簡稱費休法,是1935年卡爾?費休(Karl Fischer)提出的測定水分的容量分拆方法。費休法是測定物質(zhì)水分的各類化學方法中,對水最為專一、最為準確的方法。雖屬經(jīng)典方法但經(jīng)過近年改進,提高了準確度,擴大了測量范圍,已被列為許多物質(zhì)中水分測定的標準方法。
費休法有滴定法與庫侖電量法兩種方法。 適用于許多無機化合物和有機化合物中含水量的測定。 是世界公認的測定物質(zhì)水分含量的經(jīng)典方法。可快速測定液體.固體.氣體中的水分含量,是最專一、最準確的化學方法,為世界通用的行業(yè)標準分析方法。廣泛應(yīng)用在石油、化工、電力、醫(yī)藥、農(nóng)藥行業(yè)及院校科研等單位
2. 卡爾費休法的原理
利用卡爾費休法測定物質(zhì)中水分是一種重要而靈敏的化學分析方法,但除了有一個非常好的測定儀器外,必須對測定的物質(zhì)中有無干擾物質(zhì)存在,根據(jù)物質(zhì)中水分的含量確定適當?shù)倪M樣量,克服各種影響測定精度的因素,細心操作,才能得到好的測定結(jié)果。1935年卡爾-費休(KarlFischer)首先提出了利用容量分析測定水分的方法,這種方法即是GB6283《化工產(chǎn)品中水分含量的測定》中的目測法。目測法只能測定無色液體物質(zhì)的水分。后來,又發(fā)展為電量法。隨著科技的發(fā)展,繼而又將庫侖計與容量法結(jié)合起來推出庫侖法。這種方法即是GB7600《運行中變壓器油水分含量測定法(庫侖法)》中的測試方法。現(xiàn)在的分類目測法和電量法統(tǒng)稱為容量法。卡氏方法分為卡氏容量法和卡氏庫侖法兩大方法。兩種方法都被許多國家定為標準分析方法,用來校正其他分析方法和測量儀器。
卡氏庫侖法測定水分是一種電化學方法。其原理是儀器的電解池中的卡氏試劑達到平衡時注入含水的樣品,水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應(yīng),在吡啶和甲醇存在的情況下,生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,消耗了的碘在陽極電解產(chǎn)生,從而使氧化還原反應(yīng)不斷進行,直至水分全部耗盡為止,依據(jù)法拉第電解定律,電解產(chǎn)生碘是同電解時耗用的電量成正比例關(guān)系的。其反應(yīng)如下:
H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N?HI+C5H5N?SO3
C5H5N?SO3+CH3OH→C5H5N?HSO4CH3
在電解過程中,電極反應(yīng)如下:
陽極:2I--2e→I2
陰極:I2+2e→2I-
2H++2e→H2↑
從以上反應(yīng)中可以看出,即1摩爾的碘氧化1摩爾的二氧化硫,需要1摩爾的水。所以是1摩爾碘與1摩爾水的當量反應(yīng),即電解碘的電量相當于電解水的電量,電解1摩爾碘需要2×96493庫侖電量,電解1毫摩爾水需要電量為96493毫庫侖電量。
樣品中水分含量按(1)式計算:
式中:W---樣品中的水分含量,μg;
Q---電解電量,mC;
18---水的分子量;
3.卡爾費休法的操作
費休法屬碘量法,其基本原理是利用碘氧化二氧化硫時,需要—定量的水參加反應(yīng):
I2 + SO2 + 2H2O → 2HI + H2SO4
上述反應(yīng)是可逆的。當硫酸濃度達到0.05%以上時,即能發(fā)生逆反應(yīng)。如果我們讓反應(yīng)按照一個正方向進行,需要加入適當?shù)膲A性物質(zhì)以中和反應(yīng)過程中生成的酸。經(jīng)實驗證明,在體系中加入吡啶,這樣就可使反應(yīng)向右進行。實驗證明,吡啶是最適宜的試劑,同時吡啶還具有可與碘和二氧化硫結(jié)合以降低二者蒸氣壓的作用。因此,試劑必須加進甲醇或另一種含活潑OH基的溶劑,使硫酸酐吡啶轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的甲基硫酸氫吡啶。
卡爾費休水分測定法是以甲醇為介質(zhì)以卡氏液為滴定液進行樣品水分測量的一種方法。此方法操作簡單,準確度高,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、石油、化工、農(nóng)藥、染料、糧食等領(lǐng)域。尤其適用于遇熱易被破壞的樣品,不僅測出自由水, 也可測出結(jié)合水,常被作為水分特別是痕量水分的標準分析方法。但不適于含VC等強還原物的樣品。
卡爾費休試劑是一種測定某些物質(zhì)中微量水份用的試劑,其成份有:甲醇、吡啶、碘、二氧化硫。終點判定方法有目測法和電位法兩種。
主要成分有I2,SO2,C5H5N,CH3OH
卡爾費休法的基本原理是I2氧化SO2時,需要定量的H2O
I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4
此反應(yīng)是可逆反應(yīng),要使反應(yīng)正向進行,需要加入適當?shù)膲A性物質(zhì)中和反應(yīng)產(chǎn)生的酸,吡啶(C5H5N)可滿足此要求,加入甲醇可避免副反應(yīng)發(fā)生
卡爾費休試劑因含有I2而顯棕色,當I2,SO2,H2O反應(yīng)后,I2棕色褪去。
此法以棕色出現(xiàn)為滴定終點
卡爾費休法是非水滴定法,所有容器都需干燥,1L卡爾費休試劑在配制和保存過程中若混入6g水,試劑就會失效。
卡爾費休試劑是測定有機物中微量水分的試劑,故又稱水試劑,也稱卡氏試劑。初始的水試劑主要由碘,二氧化硫,甲醇,吡啶按一定比例配制而成。這種試劑有惡臭而且有很大的毒性,穩(wěn)定性差,保存期在三個月內(nèi),而且不適用醛,酮類有機物的測定,用戶帶來儲存,使用上的不便。隨著全自動卡氏分析儀的問世,對卡氏試劑要求也相應(yīng)提高。所以人們紛紛研制各種類型的水試劑,由于水試劑的型號,表示方法各異,使用時,一定要看各廠家的詳細說明。
卡爾費休試劑:
單 組: 無吡啶 F≥3 500ml
甲乙液: 無吡啶 F≥3 500ml*2
A+B液:無吡啶 F≥3 500ml*2
4. 卡爾費休試劑含吡啶和不含吡啶的區(qū)別
最早的卡爾-費休溶液都含吡啶,吡啶在其中起催化作用,有利于反應(yīng)象正方向發(fā)生.而溶液吡啶的毒性和強烈的味道刺激性,現(xiàn)在的卡爾-費休溶液基本上都不含吡啶了. 容量法:即“滴定法”