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卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀工作原理
卡爾•費(fèi)休法簡(jiǎn)稱費(fèi)休法，是1935年卡爾•費(fèi)休（KarlFischer）提出的測(cè)定水分的容量分拆方法。費(fèi)休法是測(cè)定物質(zhì)水分的各類(lèi)化學(xué)方法中，對(duì)水較為為專(zhuān)一、較為為準(zhǔn)確的方法。雖屬經(jīng)典方法但經(jīng)過(guò)近年改進(jìn)，提高了準(zhǔn)確度，擴(kuò)大了測(cè)量范圍，已被列為許多物質(zhì)中水分測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。
卡爾費(fèi)休水分測(cè)定的原理是利用碘氧化二氧化硫時(shí)，需要—定量的水參加反應(yīng)：12十S02十2H2Ｏ=2HI十H2SO4 (1)
上述反應(yīng)是可逆的。為了使反應(yīng)向正方向移動(dòng)并定量進(jìn)行，須加入堿性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，吡啶是較為適宜的試劑，同時(shí)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(jìn)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。
試劑的理論摩爾比為碘：二氧化硫：吡啶，甲醇＝1：1：3：1。
上海巴玖公司的卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀（微量水分測(cè)定儀）所用之卡爾費(fèi)休試劑是由占優(yōu)勢(shì)的碘和充有二氧化硫的砒啶、甲醇等物質(zhì)混合而成。把樣品注入電解池中，樣品中的水分即與卡爾費(fèi)休試劑發(fā)生反應(yīng)?？栙M(fèi)休試劑同水的反應(yīng)式為：
I2+SO2+3C5H5N+H2O—→2C5H5N•HI+C5H5N•SO3 ——①
C5H5N•SO3+CH3OH—→C5H5N•HSO4CH3 ——②
由①式可以看出，參加反應(yīng)的碘的摩爾數(shù)與水的摩爾數(shù)相等。我們可以通過(guò)測(cè)量電極檢測(cè)出碘的消耗，然后儀器通過(guò)電解碘離子在電解電極上生成相同數(shù)量的碘。所生成的碘，依據(jù)法拉第定率，同電荷量成正比例關(guān)系。其反應(yīng)式如下：
2I¯+2e—→I2 ——③
卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀可根據(jù)電解出相應(yīng)碘所用的電量，計(jì)算出樣品中的水的質(zhì)量，并在數(shù)字顯示器上顯示出來(lái)。采用電解電流自動(dòng)控制系統(tǒng)，電解電流的大小可根據(jù)樣品中水分含量進(jìn)行自動(dòng)控制，較為大可達(dá)到300mA。在電解過(guò)程中，水分逐漸減少，電解速度隨之按比例減小，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。這一系統(tǒng)保證了分析過(guò)程中的高精度、高靈敏閾和高速度。另外，在測(cè)定過(guò)程中，難免還會(huì)引進(jìn)一些干擾因素，如從空氣中侵入的水分，而產(chǎn)生空白電流。而我們的微量水分測(cè)定儀均具有寄存空白電流的功能，可消除空白電流對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，所以在顯示器上的數(shù)值即被測(cè)試樣中真實(shí)水含量。
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