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            卡爾費(fèi)休容量法和電量法水分測(cè)定的測(cè)定原理

             更新時(shí)間:2013-07-24 點(diǎn)擊量:3811

             卡爾費(fèi)休容量法和電量法水分測(cè)定的測(cè)定原理

            卡爾費(fèi)休法測(cè)定水分是一種電化學(xué)方法。其原理是儀器的電解池中的卡爾費(fèi)休試劑達(dá)到平衡時(shí)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(jìn)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(shí)耗用的電量成正比例關(guān)系的,其反應(yīng)如下:
            H2O+I2+SO2+3C5H5N
            2C5H5NHI+C5H5NSO3
            C5H5N
            SO3+CH3OHC5H5NHSO4CH3
            在電解過程中,電極反應(yīng)如下:
            陽極:2I--2eI2
            陰極:I2+2e2I-
            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(dāng)量反應(yīng),即電解碘的電量相當(dāng)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。
               
            卡爾費(fèi)休容量法測(cè)定水分含量時(shí),主要依據(jù)電化學(xué)反應(yīng):
              在反應(yīng)池的溶液中同時(shí)存在I2I-時(shí),該反應(yīng)在電極的正負(fù)兩端同時(shí)進(jìn)行,即在一個(gè)電極上I2被還原,而在另一個(gè)電極上I-被氧化,因此在兩個(gè)電極之間有電流通過。如果溶液中只有I-而無I2同時(shí)存在,則兩個(gè)電極間沒有電流通過。
              卡爾費(fèi)休試劑中含有效成分吡啶和碘等物質(zhì),把其計(jì)量滴入反應(yīng)池,能與待測(cè)溶液中的水發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng): 
            I2+SO2+3Base+ROH+H2O 
             2BaseHI + HSO4R
            Base:amine,pyridine,etc
            ROH(solvent):2-methoxyethanol,methanol,etc
            H2O
            SO2I2CH3OH+ 3RN  2RNHIRNHSO4CH3

                該反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,不斷消耗水,生成I-,一直到反應(yīng)滴定終點(diǎn),水分消耗完畢。這時(shí),溶液有微量未發(fā)生反應(yīng)的卡爾費(fèi)休試劑存在,才能發(fā)生I2I-同時(shí)存在的情況,兩個(gè)鉑電極之間的溶液開始導(dǎo)電,由電流指示達(dá)到終點(diǎn),停止滴定。從而通過計(jì)量已消耗的卡爾費(fèi)休試劑體積(容量)來標(biāo)定溶液中的水分含量。
               
            卡爾費(fèi)休庫侖法(電量法)的測(cè)定原理
              電量法,是基于將試樣溶于含有一定碘的特殊溶劑的電解液后,水即消耗碘,但所需的碘不再是用已標(biāo)定過的含碘試劑去進(jìn)行滴定,而是通過電解過程,使溶液中的碘離子在陽極氧化為碘: 
            I2 
             2e-+I2
              所產(chǎn)生的碘又與樣品中的水反應(yīng)。其終點(diǎn)用雙鉑電極指示。當(dāng)電解液中碘濃度恢復(fù)到原定濃度時(shí),停止電解。然后根據(jù)法拉第電解定律:計(jì)算出待測(cè)試樣的水分含量。
               
            容量法和庫侖法的zui大區(qū)別在于I2的來源不同,容量法中的I2來自于滴定劑,而庫侖法中I2則通過電解含I-離子的電解液產(chǎn)生。電解的速度是有限的,所以當(dāng)須要測(cè)量的樣品含水量比較低時(shí),用卡爾費(fèi)休庫侖法水分儀,檢測(cè)的速度不但快,而且數(shù)據(jù)的平行性很好。通過電解池的電量與I(碘)量是有著嚴(yán)格的定量關(guān)系的,因此庫侖法有著更高的測(cè)量精度。因此,就應(yīng)用而言,容量法更適用于水分含量高的樣品的測(cè)量,而庫侖法則僅適用于微量、痕量水的測(cè)定。