浅谈卡尔费休法在丙烯酸及酯中水分测定终的应用

邹凤玲

1.概述

卡尔费休法是测量水分最为专业、最为经典的方法其反应如下：

H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3

2.卡尔费休法反应原理

水存在时，即样品中的水与卡尔费休试剂中的SO2与I2产生氧化还原反应。

I2+ SO2+H2O→2HI+H2SO4

但这个反应是个可逆反应，当硫酸浓度达到0.05%以上时，即能发生逆反应。如果我们让反应按照一个正方向进行，需要加入适当的碱性物质以中和反应过程中生成的酸。经实验证明，在体系中加入吡啶，这样就可使反应向右进行。

3C5H5N+H2O+I2+SO2→2氢碘酸吡啶+硫酸酐吡啶

生成硫酸酐吡啶不稳定，能与水发生反应，消耗一部分水而干扰测定，为了使它稳定，我们可加无水甲醇。

硫酸酐吡啶+CH3OH（无水）→甲基硫酸吡啶我们把这上面三步反应写成总反应式为：

I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH→2氢碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶

3.卡尔费休容量滴定法

3.1卡尔费休容量滴定法基本原理

反应生成的硫酸酐吡啶不稳定，能与水发生反应，消耗一部分水而干扰测定，为了使它稳定，我们可加无水甲醇。当无甲醇存在或甲醇量不足时，可产生副反应，而影响结果的准确性。

因此试剂中必须加进甲醇或另一种活泼OH基的溶剂。滴定的总反应为：

I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH→2氢碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶

3.2 卡尔费休容量滴定法溶剂

约翰逊（Johansson）提出的两组分卡尔费休液（甲、乙）分开使用测定样品中的水，这两种组分卡尔费休试剂氛围溶剂（甲）和滴定剂（乙）两部分。溶剂置于反应瓶中的水分。它的优点是反应瓶中含有过量的二氧化硫和吡啶，可以加速卡尔费休反应的速度，并缩短滴定时间，是终点稳定，且滴定终点明显，C组分反应速度慢，且终点不太明显。当20mg水时，也得出同样结论。

由于甲、乙两组分分别配制，储存过程中不会降低滴定度并可以对不同类型的样品采用不同的溶剂，所以两组分分别配制的溶液正逐步取代经典的卡尔费休试剂。

3.3 卡尔费休容量滴定应用

3.3.1 原理

卡尔费休试剂中碘的颜色遇到待测试样中的水逐渐消失，过量第一滴试剂则显示出颜色。

3.3.2 测定

通过排泄嘴将滴定容器中残液放完，用注射器经青霉素注入25ml（或按照待测试样规定的体积）甲醇或其它溶剂，打开电磁搅拌器为了与存在于甲醇中的微量水反应，由自动滴定管加入卡尔费休试剂至溶液呈现棕色。

试样的加入若是液体，用注射器加入；若是固体粉末，用小玻璃管加入，称准至0.0001g，用卡尔费休试剂滴定至溶液呈现同样棕色，记录测定时消耗卡尔费休试剂的体积（V2）

3.3.3 计算

试样中的水含量X以质量百分数表示，

4.卡尔费休库仑电量法

4.1卡尔费休库仑电量法基本原理

其原理如下：阳极氧化：2I-2e→I

4.2卡尔费休库仑电量法的应用

4.2.1测定

接通电源，后部开关至NO位置，滴定前检查滴定池内充入的溶剂是否在滴定池扩张部分，若不在此位置需要及时调整，超过时按滴定底座上的排出电钮排液至相应高度。液面不够时向滴定池注入溶剂。打开搅拌器，进行平衡，中和滴定池中的微量水分，按开始键，用注射器注入一定量的待测试样，输入注入滴定池中待测试样的准确质量，按回车，等到滴声，即可显示待测样品的水分含量。

4.2.2 计算

试样中的水含量X以质量百分数表示，

4.2.3 注意事项

测定水分时，如果样品水含量大，则取样量要用微量注射器取10-100微升，水含量较小的时候，数值小于1的则取样量2-5ml，而当水分小于0.5的时候，则要取5-10ml试样进行测量，这样才能保证数据的准确性和仪器的重现性。

5.仪器的标定

5.1 标定物质

卡尔费休滴定仪通常用甲醇—水标准溶液。

5.2 标定方法

用待标定的卡尔费休试剂加入已知量的水，到滴定终点，记录消耗卡尔费休试剂的体积（V1）

卡尔费休试剂的水当量T，以mg/ml表示，

6.水分测定影响因素及注意事项

6.1卡尔费休法水分测定结果的影响因素

6.1.1环境湿度的影响：

环境湿度是导致卡尔费休滴定出现误差的最常见的因素之一。在湿度很大的情况下实验室内要配置除湿机。

6.1.2温度的影响：

温度对卡尔费休滴定速度有明显的影响。在低温下可以降低反应速度，减少影响滴定结果的副反应发生；在高温下可以加快样品的溶解及水分的萃取，是滴定时间缩短。

6.1.3仪器的密封性能：

新购的仪器密封性能较好，随着使用时间的延长，密封程度会有所变化：使测定过程出现终点达到延长，重现性差等问题。

6.1.4电极的敏感度影响：

影响双铂电极敏感度的主要因素是沉积在电极表面的污垢。将电极保存在清洁的溶剂中并定期清洗，以后持电极对电化学反应的灵敏度。

6.2卡尔费休法水分测定结果的注意事项

6.2.1用蒸馏水标定，标定结果在98%-102%较合适。

6.2.2注射液体试样时，将注射器拉回一小段。

6.2.3经常检查进样垫，以防漏气，干燥管里的干燥剂需要定期更换。

6.2.4 每次更换滴定液时候，必须进行重新标定滴定度。

7.结论

卡尔费休法可以测定大部分有机和无机固体，液体化工产品游离水或结晶水含量。

在某些情况下，待测样品需要采取预先处理措施，它们的处理方法在相应的国家标准中做了详细明确的规定。本论文浅谈了卡尔费休法中的容量滴定法和库仑电量法的相同之处和不同特点，当没有库仑滴定仪器时候，可以使用容量滴定法测定待测样品的水分含量，它时一种直接滴定法，但只能使用于无色的溶液中的水分测定。而卡尔费休库仑电量法无论是直接滴定法还是返滴定法，相比较于容量滴定法都是较为准确，而且测量范围较宽。因此只要条件允许的情况下，推荐使用库仑电量法。

【参考文献】

[1]水分测定.高等教育出版社，1992.

[2]库仑滴定法.东北大学出版社，2001.

[3]容量法基础理论（第二版）.高等教育出版社，2003.