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您可能会对使用容量法滴定还是库仑法滴定来分析样品产生疑问,本篇文章将解释选择适合的卡尔费休滴定技术需要考虑的重要因素。首先,我们将讨论容量法和库仑法的主要区别:碘的”加入”方式。

容量法

顾名思义,体积在容量法卡尔费休滴定中至关重要。为什么这么说呢?

因为被滴定样品的水分含量是根据到达终点时所消耗的滴定剂总体积计算得出的,这就要求滴定管的加液准确且可重复。

瑞士万通卡尔费休水分测定仪的加液滴定管加液分辨率在万分之一到十万分之一,保证了准确的加液精度。

库仑法

库仑法中,不再需要滴定管和滴定剂,而是通过电流产生碘。电流持续电解含有碘离子的试剂产生卡尔费休反应所需的碘,直到达到滴定终点。一分子的水消耗一分子的碘,因此可以利用到达终点的滴定时间与电流的乘积来计算水分含量。

问题是:选择容量法还是库仑法?

上面解释了这两种技术的主要区别,现在我们需要做出决定:是使用容量法卡尔费休水分测定仪?还是使用库仑法卡尔费休水分测定仪?如前所述,我们需要考虑多种因素。

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样品的含水量

一般来说,容量法卡尔费休滴定适用于滴定含水量较高(0.1%-100%)的样品,而库仑法则适用于测定含水量较低(0.001%-1%)的样品。

含水量过高的样品可以使用适合的溶剂进行稀释,但所使用的溶剂不能与卡尔费休试剂发生反应。

稀释样品时,须单独测定所用溶剂的含水量,得到空白值,该值需要从样品水分测定结果中减去。

样品的粘稠度

在选择库仑法还是容量法时,还应考虑样品的粘稠度——液体、固体或气体?

通常情况下,可以参考如下规则:

容量法

适用于测定0.1-100%的含水量。

  1. 滴定杯可在短时间内打开
  2. 固体和粘性样品可直接加入滴定杯
  3. 环境水分会影响结果

库仑法

适用于测定0.001-1%的含水量。

  1. 切勿打开滴定杯
  2. 须使用注射器添加样品
  3. 须将固体和粘性样品溶解后才能加入滴定杯

 卡氏加热炉法是使用库仑法卡尔费休滴定分析固体和粘性样品的另一种选择,该方法无需进行样品溶解。

一般来说,添加液体或气体样品时,无需打开滴定杯。因此,根据含水量的不同,容量法和库仑法均适用于此类样品的水分含量测定。

样品的溶解性

如果样品在卡尔费休试剂中不溶解,那么应该选择哪种技术?充分溶解是获得正确结果的关键,通常情况下,如果样品没有充分溶解,则意味着样品中的水分没有被全部滴定。

升高温度有助于增加样品的溶解度。使用带有夹套恒温的滴定杯是一个不错的选择,有助于避免容量法和库仑法测定中的样品溶解性问题。

另一种方法是均质化。均质器可直接在容量法滴定杯中对样品进行均质,同时还可在滴定过程中对滴定杯内的物质进行搅拌,从而省去了磁力搅拌子的使用。

均质化对于容量法卡尔费休滴定非常方便。不过,由于库仑法滴定杯须全密封,因此不能直接在滴定杯中安装匀质器。匀质只能在外部容器中进行,这无疑增加了样品在制备过程中水分含量发生变化的风险。

另一种方法是使用增溶剂。在卡尔费休试剂中加入适当的溶剂(如,氯仿、二甲苯等),帮助溶解样品。

上述三种方法也可以相互结合使用。

末尾,还有一种无需溶解样品的技术,这就是卡氏加热炉法,与容量法或库仑法卡尔费休水分测定仪均可联用。如需了解有关卡氏加热炉法的更多信息,可以阅读我们的相关博文。

样品引起副反应

酮醛类样品会与几乎所有卡尔费休试剂中含有的醇类成分(多数情况下是甲醇)发生副反应生成水,从而导致错误的结果。试剂供应商提供的特殊类型的容量法和库仑法卡尔费休试剂可以抑制这种副反应。

当然,还有其他类型的样品也会引起副反应。遗憾的是,市场上并没有专门的试剂可以抑制所有可能发生的副反应。因此,这种情况下到底适合选择哪种卡尔费休滴定方法,并没有通用的规则或建议。这一决定在很大程度上取决于样品本身及其可能引起的副反应。

总结

要测定样品中的含水量并获得准确的结果,需要选择适合的卡尔费休滴定技术。对于某些样品来说,适合使用哪种技术显而易见,而对于某些样品来说,选择就比较困难。对上述标准进行考量,将有助于用户在容量法和库仑法之间做出选择。

使用Hydranal™ NEXTGEN FA无醇试剂测定酮类样品中的水分含量

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在卡尔费休滴定中,酮类样品会与卡尔费休试剂中的醇类成分发生副反应,使得含水量增加,从而导致错误的结果,这种影响在库仑法卡尔费休滴定中尤为明显。霍尼韦尔公司推出的Hydranal™ NEXTGEN FA无醇试剂不含任何醇类成分,而是使用甲磺酸作为稳定剂,抑制本生反应(Bunsen reaction),保持水和碘之间1:1的化学计量比。这一创新之作可快速可靠地测定酮类样品中的水分含量,与其他酮类样品专用卡尔费休试剂相比,Hydranal™ NEXTGEN FA无醇试剂对副反应的抑制效果更加明显。

作者
Margreth

Michael Margreth

Sr. Product Specialist Titration (Karl Fischer Titration)
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

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