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库仑水分测定仪原理及应用
库仑水分测定仪工作原理：
卡氏库仑法测定水分是一种电化学方法,其原理是仪器的电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品,水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应,在吡啶和甲醇存在的情况下,生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,消耗了的碘在阳极电解产生,从而使氧化还原反应不断进行,直至水分全部耗尽为止.
依据法拉第电解定律,电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的,其反应如下:
H2O I2 SO2 3C5H5N→2C5H5N·HI C5H5N·SO3
C5H5N·SO3 CH3OH→C5H5N·HSO4CH3
在电解过程中,电极反应如下：
阳极:2I--2e→I2
阴极：I2 2e→2I-2H 2e→H2↑
从以上反应中可以看出,即1摩尔的碘氧化1摩尔的二氧化硫,需要1摩尔的水.所以是1摩尔碘与1摩尔水的当量反应,即电解碘的电量相当于电解水的电量,电解1摩尔碘需要2*96493库仑电量,电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量.样品中水分含量按(1)式计算:式中:W---样品中的水分含量,μg;Q---电解电量,mC;18---水的分子量.
库仑水分测定仪的应用范围：
可适用多种有机和无机物中的水分测定,但由于各种化合物性质存在的差异,只有在卡氏试剂中无副反应无干扰的情况下,卡氏库仑法测定才是一种专属性的方法.原则是(1)副反应不能有水生成;(2)样品也不能消耗碘或释放碘.
主要具有副反应和干扰的物质有如下八类：
1、盐、氢氧化物和氧化物：
例如:Na2CO3 HI→NaI CO2 H2OCa(OH)2 H2SO4→CaSO4 H2OMgO HI→MgI2 H2还有一些物质亦会发生副反应,例如：Ag2O,HgO,MnO2,PbO,PbO2和ZnO
2、酮和醛这两类化合物会和卡氏试剂中的甲醇化合,形成缩酮和缩醛,并释放水分.
此类物质用卡氏库仑水分测定仪一般不易测定,但卡氏容量法可以测,改变卡氏试剂的组成,如用乙二醇一甲醚或2-甲氧基乙醇取代甲醇均可取得良好的测定效果.值得说明的是,并不是所有的酮类和醛类都不能用卡氏库仑法进行测定.如甲醛、三**乙醛、二异丙基酮、苯乙酮、二苯乙醇酮等物质在进入卡氏试剂中是不会反应而释放水分的.鉴于卡氏容量法的测定精度可达到10-4级,从生产酮类和醛类的企业来说,只要满足使用要求,还是建议采用卡氏容量法.
3、强酸
强酸会和卡氏试剂中的甲醇发生反应而释放水分2CH3OH H2SO4→(CH3O)SO2 H2OCH3OH HOOCH→CH3O-OCH H2O
4、硅烷醇/硅氧烷
末端硅烷醇基团和卡氏试剂中的甲醇发生脂化反应生成水
5、含硼化合物
硼酸和甲醇发生脂化反应生成水;
6、金属过氧化物
卡氏试剂反应生成水;
7、消耗碘的物质
类物质会和卡氏试剂中的碘反应,导致测定水分含量偏高,如铁盐、酮盐、亚硝酸盐、硫代硫酸盐等。