卡尔费休(KF)滴定法是一种具体的水分测定技术，被工业和科学家广泛使用。根据其产生碘的方式不同，可以分为库仑法和容量法两种。

 

卡尔费休滴定原理

KF反应是基于一种叫做本生反应的早期反应，在本生反应中，二氧化硫被碘氧化，并在氧化过程中消耗水。最初的反应如下:

目前接受的KF滴定反应如下，它是通过对反应机理的理解和对原始试剂的修改而实现的:

一旦碘与半反应后生成的亚硫酸烷基中间体停止反应，导致溶液中碘过量并发生颜色变化，滴定反应即达到终点。这表示没有更多的水可以用完，因此反应停止了。

如方程所示，水和碘的摩尔比为1:1。当电流通过铂电极时，电压的下降表示滴定的终点。这个电流所需的电压最初很高，但当碘过量时，这个电压会急剧下降。

可以通过反应掉的试剂体积来计算水的含量。在KF滴定法中，样品可以滴定从100到1x106 ppm(水浓度从0.01到100%)。它具有很高的灵敏度，因此可以测量即使是微量的水。无论物质中的水是游离的、乳化的还是溶解的水，这都是有效的。

 

容量法和库仑法之间的区别

KF滴定有两种方法，容量法和库仑法。简而言之，这两种方法可以进行如下比较:

 

容量法

试剂类型

容量法使用含有二氧化硫和碘的KF试剂，其中还有一种氢氧烷基和一种碱。在正式测试样品前，需要先进行预滴定，这样可以保证任何污染细胞或从空气中溶解的水都被试剂除去。然后将样品溶解在溶剂中。通过两步反应，碘与样品水发生反应。

试剂添加

用滴定管一滴一滴地加入试剂，直到溶液变色。溶液变色证明滴定池中的水分已反应完毕，这时样品中碘过量，所以会产生颜色。

使用正确的KF试剂可以用这种方法测量含有0.1至500mg水的样品。这些试剂的滴定度会随时间变化，因此每次使用前都必须使用标准水校准。这种方法会使用更多的试剂，但可以处理更大的样本量。 

 

终点检测

终点的信号是由双伏安指示电极检测到的。由于过量的碘的存在，使极化电流在滴定池的电极之间以确定的值流动，所需的电压在到达终点时急剧下降。在此之前加入的试剂的滴度用来得到样品中的水的量。

 

库仑法

试剂类型

库仑法是一种高精度的水测定方法。库仑电解池包含两个单元，一个阳极和一个阴极。它对水的存在极其敏感，因此电解池必须不受任何外部水分的影响。

因此，在库仑KF滴定中，预滴定是一个较长的过程。样本注入电解池，电解池外部是封闭的。

 

试剂添加

库仑法是在滴定池内通过电化学反应产生滴定剂。试剂中的碘化物在阳极处被氧化成碘单质，然后碘单质与样品水反应，直到水全部用完。一旦到达终点，水的含量就从所需的电流量开始计算。一般对含水量很少的样品使用库仑法，其特点包括:

ü更高的灵敏度
ü更快的滴定速度
ü不需要每次校准试剂，因为碘是原位产生的
ü无需每次更换溶剂
ü多个样品可以测试，而无需重新加载试剂
ü经济成本较大

 

终点检测

使用了一种非常灵敏的指示器，即使用交流电的铂电极指示器。测量了达到足够的碘电解生成所通过的电流量，并计算出相应的含水量。

 

样水量程

库仑法甚至可以检测出气体中存在的少量水。通常推荐的样品含水量可能高达样品的2%左右，或200微克水，这意味着液体样品的总容量为10毫升。

理想的样品是含有少于1%的水，液体样品体积为2毫升或更少，产生的水少于20微克。较大的样品填充电解池过快，导致电解池需要清洗和重新加入试剂，这会增加停机时间。相反，容量法适用于超过10毫升和2%水的样品。

 

溶剂范围

库仑法测定受溶剂范围的限制，如果没有合适的溶剂，必须使用烘箱处理样品。

一般来说，当样品可以溶解在可用的溶剂中，且很可能含有少于1%的水时，首选容量法。
 

参考文献：

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