卡尔费休滴定法是什么？

卡尔费休水分仪的滴定法是什么？~

卡尔费休滴定法是一种广泛应用的定量分析方法的产品。它背后的基本原理是基于碘之间的本生反应和二氧化硫。卡尔·费舍尔发现这个反应可能是修饰过的，用于非水体系中过量的水的测定二氧化硫。他使用一种初级醇(甲醇)作为溶剂，一种碱(吡啶)作为溶剂缓冲剂。

什么是卡尔费休（也叫微量水分测定仪）反应?

ROH + SO2 + R’N Æ [R’NH]SO3R + H2O + I2 + 2R’N Æ 2[R’NH]I + [R’NH]SO4R
【醇类】【烷基亚硫酸盐盐】【水】【碘】【水碘酸盐】【烷基硫酸盐盐】

酒精与二氧化硫(SO2)发生反应和碱形成中间的烷基亚硫酸盐盐然后被碘氧化成烷基硫酸盐盐。这个氧化反应消耗水。反应酒精通常是甲醇或2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇，也称为二乙烯乙二醇单乙醚(DEGEE)，或另一种合适的醇。经典的卡尔费雪试剂含有吡啶，一种有毒的致癌物，为基础。试剂最目前常用的是不含吡啶的，并含有咪唑或初级胺。



它是如何工作的?

在上述反应中，水和碘以1:1的比例消耗。一旦所有的水都存在食用后，用滴定仪的指示剂用伏特法检测过量碘的存在电极。这表示滴定的终点。样品中的水含量是根据碘的浓度来计算的卡尔费休滴定试剂和卡尔费休试剂的用量滴定法。

卡尔费休反应对pH值敏感吗?

反应速率取决于溶剂或工作介质的pH值。当pH值在5和8之间，滴定正常进行。而当pH值小于5时滴定速度很慢。另一方面，当pH值大于8时，滴定速度较快，但只是由于酯化反应的干扰产生了水，从而导致了消失的端点。因此，Karl Fischer反应的最佳pH值范围为5 ~ 8，和高酸性或碱性样品需要缓冲，以使整体pH值在该范围内。

卡尔费休滴定法有哪两种?

1)体积KFT

在容积式卡尔费休中，用机械方法将碘加入含有样品的溶剂中滴定过程中的滴定滴定管。水是根据卡尔·费希尔的体积来定量的试剂消耗量。
容量测定法最适合测定百万分之100至100%的含水量。

有两种主要类型的容量KFT试剂系统:

a)在单组分容量KF中，滴定试剂(也称为共滴定剂，或合成物)包含卡尔·费希尔反应所需的全部化学物质碘、二氧化硫和碱，溶于适当的酒精中。甲醇通常是用作滴定池中的工作介质。单组份体积试剂更容易处理，而且通常比双组分试剂更便宜。

b)在双组分容量KF中，滴定剂(通常称为滴定剂)只含有碘和甲醇，而另一种溶剂含有卡尔·费希尔反应组分用作滴定池的工作介质。双组分试剂比单一组分试剂具有更好的长期稳定性和更快的滴定时间，但通常成本更高，溶剂容量更低。

2)电量KFT

在卡尔费休库仑滴定法中，碘是在原位电化学生成的。水是否以通过的总电荷(Q)为基础，以电流(安培)和时间(秒)为度量，根据以下关系:

Q = 1 C(库仑)= 1 A x 1 s，其中1mg H2

O = 10.72 C

库仑法最适合测定1ppm ~ 5%范围内的含水量。

有两种主要类型的库仑KFT试剂系统:

a)在传统的电池(或烧结电池)中，库仑KF是用膜片(或烧结电池)来分隔电池的阳极从阴极形成的电解池，称为发电机电极。熔块的作用是防止在阳极产生的碘的存,在阴极还原为碘化物而不是与水反应。

b)在无分电池库仑KF中，通过a采用了一种创新的电池设计,这些因素结合在一起，如果没有熔块，碘几乎不可能到达阴极变成碘离子而不是和水反应。无熔块电池(没有隔膜的电池)的优点包括:

•只使用一种试剂

o较低的试剂成本

•滴定池更容易清洗

o减少停机时间

o较低的维修费用

•长期漂移(背景)值更稳定

o试剂使用时间长，不需重新灌装

•补充适用于自动化的电解液

o减少停机时间

o增加实验室安全

容量滴定器是如何工作的?

容量滴定仪执行以下三个关键功能:

1)用滴定管将含有碘的KF滴定试剂送入细胞

2)双铂针指示电极检测滴定终点

3)它根据使用板载微处理器分发的KF试剂的体积来计算最终结果

库仑滴定器是如何工作的?

滴定器执行以下三个关键功能:

1)在滴定池的阳极产生碘，而不是作为KF试剂

在容量滴定法

2)双铂针指示电极检测滴定终点

3)它根据传递的总电荷(Q)计算最终结果，单位为库仑，使用微处理器
回复者：华天电力

卡尔费休（KF）滴定法是一种用于固体，液体和气体样品中水分或水测定的广泛使用的技术。它在工业质量控制中有许多应用。

卡尔费休滴定原理

KF反应基于碘将二氧化硫氧化，并在缓冲溶液中消耗水：

I 2 + 2H 2 O + SO 2- ＞ 2HI + H 2 SO 4

当滴定剂达到足以使样品中的水总量发生反应的体积时，滴定达到终点，水和碘以等摩尔比消耗。

指示反应终点的颜色变化是由于在样品中消耗了所有水之后，在作为指示剂的双铂电极上检测到过量的碘导致的，从而导致反应停止。然后从添加的试剂量中计算出水含量。

滴定杯必须远离大气水分，并且样品不得与KF试剂反应，例如，酮和醛必须在无甲醇的溶剂中滴定，因为否则它们会与甲醇反应生成水，这会导致错误的高水浓度和消失的终点。

反应对pH敏感。因此，如果要滴定强酸性或碱性样品，则必须使用缓冲液。

酒精（甲醇，乙醇或丙二醇混合物）是通常用于样品和滴定池的溶剂，当碘过量时，反应已达到终点，最先进的卡尔费休水分仪滴定技术使用双铂电极对终点进行电化学指示，但是也使用了视觉和光度指示器。


方法


KF滴定有两种主要方法，即体积法和库仑法，KF滴定非常快速且特异，只能测定游离形式和结合形式的水，提供特殊的卡尔费休滴定仪(也叫微量水分测定仪)以及即用型KF试剂。


现在使用第三种方法，混合卡尔费休滴定法，这比其他两种方法更灵活，更先进，并且主要通过库仑滴定法将它们结合在一起，但是如果水分含量超过要求的体积滴定值，则同时添加包含预设量碘的溶液。

样品制备

样品必须根据其状态进行不同的准备。固体结合的水要么被吸收，要么被保留为结晶水，或者被截留在分子中。因此，它们必须完全溶解在合适的溶剂中。应该将固体粉末化以帮助溶解。有时会进行外部提取。

通过隔膜将液体注入滴定池中，而不会干扰无水条件。气体最好通过库仑KF滴定法进行滴定，因为通常水含量很少。

不溶性或反应性强的样品适用于KF烤箱法，该方法通过蒸发进入滴定室与KF试剂反应而将水驱除。

卡尔费休滴定法的应用

各种材料中的水含量可以使用KF滴定法确定。这些包括食品，化学试剂，药品和塑料。滴定的水量可以在1 ppm至100％水的范围内。这包括地表水和结合在晶体中的水。
回复者：华天电力

卡尔费休滴定法是测定样品中水含量最广泛使用的技术，它可用于食品，药品和许多化学品的分析。

卡尔费休（Karl Fischer）,也叫微量水分测定仪，滴定基于原始本生反应：

 

后来修改为最终方程式：

 

该反应滴定使碘反应所需的卡尔费休试剂量，直到样品中的所有水全部用完为止，此时指示剂检测到过量的碘，在烷基亚硫酸盐中间体被碘氧化的过程中，水被耗尽，该反应对pH敏感。

卡尔费休滴定可通过体积法或电量法进行，在体积法中，通过机械手段将碘添加到含有样品的滴定杯中的醇溶剂中，当碘停止反应时，达到滴定的终点，样品的水含量由所用卡尔费休试剂的体积计算得出。

体积滴定的滴定能力为100至1x10 6 ppm（水浓度为0.01 – 100％）。但是，对于水含量高于1％或0.1至500毫克水（通常为0.5至50毫克水）的样品，它是优选的。

单组分或二组分试剂？

体积卡尔费休滴定可以使用单组分或双组分试剂进行，在第一种情况下，滴定管滴定管中含有非反应性溶剂，滴定所需的所有试剂都溶解在其中。

在大多数情况下，这是甲醇，使用卡尔费休试剂对甲醇进行了预处理，以消除所有污染的水，此后，添加样品，并自动测定其水含量。

当选择两组分试剂时，滴定剂由溶解在溶剂中的碘（已测量）组成，该碘被添加到滴定管中直至充满，现在将卡尔费休溶剂与二氧化硫和碱混合，然后将溶液添加到滴定杯中。

在添加样品和确定水含量之前，也要先进行滴定，直到所有水都被清除。第一种方法可以使用多种媒体适应许多工作流程。第二种具有更高的滴定速度和极性，容量卡尔费休滴定法通常能够测定0.5至50 mg的水。

由于水当量随时间变化，必须定期校准卡尔费休试剂的体积，为方便起见，这是使用经过认证的水标准完成的，当量水是1毫升试剂吸收的水量。

自动卡尔费休滴定的组成

今天，卡尔费休水分滴定仪已经实现了全自动。按下滴定仪上的按钮即可确定含水量，然后读出或打印出结果。

带有滴定台的电动滴定管，即使在微升范围内也可确保添加准确剂量的卡尔费休试剂，为了实现这一点，在机械滴定管中设置了10000步。

一种用于试剂定量的交换单元。包括一个圆筒、滴定管、龙头、滴定管尖端和卡尔费休试剂容器，最后一个装有干燥管以防止大气中的水分进入。

这些样品交换器具有样品烧杯，其中添加了称量的样品，用铝箔封闭以防大气中的水分，准备滴定，然后刺穿以添加预设体积的溶剂。

一旦提取所需的溶解时间过去了，就开始卡尔费休滴定，这些有助于处理样品数量而不会增加人员负担，并且可以在无监督的情况下工作，从而提高了通量。

一种指示器系统，使用双伏安指示系统，该系统具有双铂电极，恒定电流（例如50 μA）穿过该铂电极，只要滴定杯中的样品中有水，反应就会继续进行。

为了将电极的极化电流维持在所需的预设水平，需要将电池保持在高电压下，滴定完成后，溶液中会发现游离碘，这会导致电压降，从而导致极化电流水平。

进行控制以确保尽可能快地将滴定添加到滴定溶液中，但要在达到终点后立即停止添加，在现代卡尔费休水分滴定仪中，这是通过控制对滴定曲线的自动调整自动实现的，这种精确的控制水平可以在数分钟内完成滴定，但准确性很高。

输入（控制参数，样品数据）和输出均使用包括键盘和监视器在内的内置通信，其中包括最先进型号的实时滴定曲线显示，使用户可以直观地看到滴定的过程。

通过将每个预设的操作参数集保存到内存中，存储容量对于保持该方法的快速和可靠至关重要，当需要分析多个不同的样品时，可以保存理想的滴定条件，完成此操作后，只需选择合适的样品，将其添加并开始处理即可快速执行测定。

界面对于将卡尔费休水分滴定仪纳入实验室数据管理设置非常重要。

回复者：华天电力

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费休法有滴定法与库仑电量法两种方法。 适用于许多无机化合物和有机化合物中含水量的测定。 是世界公认的测定物质水分含量的经典方法。可快速测定液体、固体、气体中的水分含量，是最专一、最准确的化学方法，为世界通用的行业标准分析方法。广泛应用在石油、化工、电力、医药、农药行业及院校科研等原理。

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