卡爾費(fèi)休法水分測定（課堂PPT）

1、Karl Fischer費(fèi)休氏水份測定法費(fèi)休氏水份測定法 一、水分測定的意義一、水分測定的意義 產(chǎn)品中水分的含量異常會嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用效果。因此，對產(chǎn)品中的水分進(jìn)行檢查并控制其限度非常重要。 例如：藥品、日用品、食品中所含水分過高會例如：藥品、日用品、食品中所含水分過高會影響其穩(wěn)定性、理化性狀、及使用效果和保質(zhì)影響其穩(wěn)定性、理化性狀、及使用效果和保質(zhì)期期, ,化學(xué)試劑中所含水分過多會影響其化學(xué)特化學(xué)試劑中所含水分過多會影響其化學(xué)特性等。性等。 二、二、Karl Fischer滴定基本理論滴定基本理論卡爾費(fèi)休法簡稱費(fèi)休法，是1935年卡爾費(fèi)休(KarlFj scher)提出的測定水分的

2、容量分析方法。費(fèi)休法是測定物質(zhì)水分的各類化學(xué)方法中，對水最為專一、最為準(zhǔn)確的方法。雖屬經(jīng)典方法但經(jīng)過近年改進(jìn)，提高了準(zhǔn)確度，擴(kuò)大了測量范圍，已被列為許多物質(zhì)中水分測定的標(biāo)準(zhǔn)方法。Karl Fischer 1901 - 1958二、二、 Karl Fischer滴定基本理論滴定基本理論1.費(fèi)休氏法化學(xué)反應(yīng)原理費(fèi)休氏法化學(xué)反應(yīng)原理 費(fèi)休法屬碘量法，其基本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)：I2十S02十2H2=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，吡啶是最適宜的試劑，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

3、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。 三、卡爾費(fèi)休法的應(yīng)用三、卡爾費(fèi)休法的應(yīng)用 卡爾費(fèi)休滴定法卡爾費(fèi)休滴定法 可適用于多種有機(jī)和無機(jī)物中含水可適用于多種有機(jī)和無機(jī)物中含水的測定。由于各種化合物性質(zhì)的差異的測定。由于各種化合物性質(zhì)的差異,可分為能直接進(jìn)可分為能直接進(jìn)行測定和不能直接進(jìn)行測定兩類。行測定和不能直接進(jìn)行測定兩類。 1. 卡爾費(fèi)休測水法適用于許多無機(jī)化合物和有機(jī)卡爾費(fèi)休測水法適用于許多無機(jī)化合物和有機(jī)化合物中含水量的測定?；衔镏泻康臏y定。 2.由于化合物性質(zhì)的

4、差異由于化合物性質(zhì)的差異, 可分為能直接進(jìn)行測定可分為能直接進(jìn)行測定和不能直接進(jìn)行測定兩類。因此要求分析工作者在測和不能直接進(jìn)行測定兩類。因此要求分析工作者在測定某種化合物中的水時(shí)定某種化合物中的水時(shí), 首先考慮它屬于那一類首先考慮它屬于那一類,如果如果是后者是后者,而又采用直接測定而又采用直接測定,則將產(chǎn)生很大的測定誤差或則將產(chǎn)生很大的測定誤差或根本無法進(jìn)行測定。根本無法進(jìn)行測定。 3.如果要對不能進(jìn)行直接測定的化合物中的水進(jìn)如果要對不能進(jìn)行直接測定的化合物中的水進(jìn)行測定時(shí)行測定時(shí), 必須采用合適的方法消除各種干擾因素必須采用合適的方法消除各種干擾因素,達(dá)達(dá)到正確測定的目的到正確測定的目的。

5、四、儀器的標(biāo)定物質(zhì)四、儀器的標(biāo)定物質(zhì) 卡爾費(fèi)休滴定儀通常用甲醇卡爾費(fèi)休滴定儀通常用甲醇-水標(biāo)準(zhǔn)溶液水標(biāo)準(zhǔn)溶液,含水含水酒石酸鈉酒石酸鈉, 蒸餾水蒸餾水,含水飽和甲苯等類物質(zhì)作為含水飽和甲苯等類物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)對方法的可靠性進(jìn)行校驗(yàn)。含水酒石酸鈉標(biāo)準(zhǔn)對方法的可靠性進(jìn)行校驗(yàn)。含水酒石酸鈉是一種常用的含水標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是一種常用的含水標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),理論含水量為理論含水量為15.66%,在在105加熱失重為加熱失重為15.650.02%,長長期暴露于濕度為期暴露于濕度為2070%的空氣中的空氣中,增重為增重為0.010.09%。用含飽和水的甲苯和純水的標(biāo)。用含飽和水的甲苯和純水的標(biāo)定結(jié)果也是滿意的。當(dāng)然定結(jié)果也是滿

6、意的。當(dāng)然,最簡單還是用甲醇最簡單還是用甲醇-水標(biāo)準(zhǔn)溶液。水標(biāo)準(zhǔn)溶液。 五、取樣與取樣量五、取樣與取樣量 在做分析取樣時(shí)應(yīng)盡量取混合均勻后的代表性樣品在做分析取樣時(shí)應(yīng)盡量取混合均勻后的代表性樣品,并應(yīng)觀察并應(yīng)觀察容器底部游離水分存在的情況。在用注射器抽取試樣時(shí)容器底部游離水分存在的情況。在用注射器抽取試樣時(shí),抽取速度抽取速度不能太快不能太快,否則有可能空氣進(jìn)入注射器形成氣泡否則有可能空氣進(jìn)入注射器形成氣泡, 造成進(jìn)樣誤差。造成進(jìn)樣誤差。在分析前如果發(fā)現(xiàn)試樣與容器有乳濁現(xiàn)象在分析前如果發(fā)現(xiàn)試樣與容器有乳濁現(xiàn)象,或瓶壁有微小水珠析出或瓶壁有微小水珠析出時(shí)時(shí),則必須用乙二醇抽提法進(jìn)行分析。則必須用乙

7、二醇抽提法進(jìn)行分析。具體方法如下具體方法如下: 將預(yù)先干燥的細(xì)口瓶中加入三分之一試樣加蓋密閉將預(yù)先干燥的細(xì)口瓶中加入三分之一試樣加蓋密閉, 在工業(yè)在工業(yè)分析天平上稱準(zhǔn)至分析天平上稱準(zhǔn)至0.1克克,然后稱入然后稱入2至至3倍于樣品重量的乙二醇用倍于樣品重量的乙二醇用力搖動(dòng)力搖動(dòng)15分種分種,靜止分層后靜止分層后,用注射器通過試樣層吸取用注射器通過試樣層吸取0,251.0mL乙二醇乙二醇, 測定其含水量測定其含水量,同時(shí)也測定乙二醇的原始水含量。同時(shí)也測定乙二醇的原始水含量。分析完畢后將瓶中試樣倒掉分析完畢后將瓶中試樣倒掉,洗凈烘干洗凈烘干,在天平上稱準(zhǔn)至在天平上稱準(zhǔn)至0.1克克,根據(jù)根據(jù)上述三次

8、稱量之差上述三次稱量之差,求出試樣和乙二醇的重量求出試樣和乙二醇的重量,就可求出試樣的含就可求出試樣的含水量。水量。 在進(jìn)樣前首先用侍分析試液清洗注射器在進(jìn)樣前首先用侍分析試液清洗注射器57次次,然后根據(jù)試樣然后根據(jù)試樣含水量的多少決定取樣量大小含水量的多少決定取樣量大小,通常按表通常按表3規(guī)定的注射器取樣量抽規(guī)定的注射器取樣量抽取取0.15mL試樣。試樣。六、測定精度六、測定精度 卡爾費(fèi)休滴定法測定物質(zhì)含水量范圍很寬從幾個(gè)卡爾費(fèi)休滴定法測定物質(zhì)含水量范圍很寬從幾個(gè)ppm到到100%, 對精度的要求是根據(jù)含水量大小決定的。通對精度的要求是根據(jù)含水量大小決定的。通常要求平行測定兩個(gè)結(jié)果與算術(shù)平均

9、的差數(shù)不應(yīng)大于常要求平行測定兩個(gè)結(jié)果與算術(shù)平均的差數(shù)不應(yīng)大于下列數(shù)值下列數(shù)值: 含水量（含水量（ppm） 允許差值允許差值 1-10 1ppm 10-50 算術(shù)平均值算術(shù)平均值10% 50 算術(shù)平均值算術(shù)平均值5% 在進(jìn)行分析時(shí)在進(jìn)行分析時(shí),取兩次測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為取兩次測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為分析結(jié)果。分析結(jié)果。典型儀器介紹典型儀器介紹KF-1型水分測定儀型水分測定儀本儀器為卡爾費(fèi)休滴定法測定水分儀器，采用本儀器為卡爾費(fèi)休滴定法測定水分儀器，采用“永停法永停法”來確來確定終點(diǎn)。根據(jù)半電池反應(yīng)：定終點(diǎn)。根據(jù)半電池反應(yīng)：I2+2E2I-一一、適用范圍、適用范圍 本儀器主要用于測定化肥、醫(yī)藥

10、、食品、輕工、化工本儀器主要用于測定化肥、醫(yī)藥、食品、輕工、化工原料以及其他工業(yè)產(chǎn)品中的水分含量。測定水分含量在原料以及其他工業(yè)產(chǎn)品中的水分含量。測定水分含量在0.1%10%時(shí)用時(shí)用10毫升滴定管（最小分度為毫升滴定管（最小分度為0.05毫升）。毫升）。典型儀器介紹典型儀器介紹三、儀器特點(diǎn)三、儀器特點(diǎn)本儀器包括滴定及終點(diǎn)指示二個(gè)主要部分。主要特點(diǎn)有本儀器包括滴定及終點(diǎn)指示二個(gè)主要部分。主要特點(diǎn)有：1.電源電壓為電源電壓為220v，經(jīng)變壓整流，穩(wěn)壓，保證二次儀表，經(jīng)變壓整流，穩(wěn)壓，保證二次儀表的穩(wěn)定可靠。的穩(wěn)定可靠。2.電磁攪拌器采用直流電機(jī)無級調(diào)速，攪拌速度可任意電磁攪拌器采用直流電機(jī)無級調(diào)速

11、，攪拌速度可任意調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。3.滴定系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)磨口，便于不同容量規(guī)格的滴定管滴定系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)磨口，便于不同容量規(guī)格的滴定管互換使用?；Q使用。4.用通過干燥的空氣加壓排除反應(yīng)瓶中的廢液，操作方用通過干燥的空氣加壓排除反應(yīng)瓶中的廢液，操作方便，整個(gè)操作在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行，安全可靠。便，整個(gè)操作在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行，安全可靠。5裝置簡易調(diào)換干燥劑方便。裝置簡易調(diào)換干燥劑方便。操作方法操作方法 打開包裝箱，安裝好儀器，接通電源，打開電源，指打開包裝箱，安裝好儀器，接通電源，打開電源，指示燈亮。示燈亮。1.滴定甲醇的水分（確定終點(diǎn)）滴定甲醇的水分（確定終點(diǎn)） 加無水甲醇（分析純）于反應(yīng)瓶中，至淹沒電極加無

12、水甲醇（分析純）于反應(yīng)瓶中，至淹沒電極裸露端即可。開動(dòng)電磁攪拌器，用卡爾費(fèi)休試劑滴定裸露端即可。開動(dòng)電磁攪拌器，用卡爾費(fèi)休試劑滴定至電流表指針偏轉(zhuǎn)到至電流表指針偏轉(zhuǎn)到3940uA，并保持，并保持30秒不變?yōu)榻K秒不變?yōu)榻K點(diǎn)。（不記錄卡爾費(fèi)休試劑消耗的體積）并將此點(diǎn)作點(diǎn)。（不記錄卡爾費(fèi)休試劑消耗的體積）并將此點(diǎn)作為樣品滴定的終點(diǎn)。為樣品滴定的終點(diǎn)。操作方法操作方法2.卡爾費(fèi)休試劑的標(biāo)定（測水當(dāng)量）卡爾費(fèi)休試劑的標(biāo)定（測水當(dāng)量） 因卡爾費(fèi)休試劑對水極其敏感，所以每天在測量因卡爾費(fèi)休試劑對水極其敏感，所以每天在測量樣品的水分前，需對其作一次標(biāo)定。樣品的水分前，需對其作一次標(biāo)定。 方法：用雙鏈球加壓，是

13、試劑達(dá)到滿刻度。再用微型方法：用雙鏈球加壓，是試劑達(dá)到滿刻度。再用微型注射器取注射器取10uL蒸餾水從加料口注入反應(yīng)池中。這時(shí)瓶蒸餾水從加料口注入反應(yīng)池中。這時(shí)瓶中原有棕色液體即可變?yōu)榈S色，同時(shí)表頭指針應(yīng)從中原有棕色液體即可變?yōu)榈S色，同時(shí)表頭指針應(yīng)從40uA向左偏轉(zhuǎn)到零點(diǎn)。接著便可進(jìn)行滴定卡爾費(fèi)休試向左偏轉(zhuǎn)到零點(diǎn)。接著便可進(jìn)行滴定卡爾費(fèi)休試劑，指針逐步向右偏轉(zhuǎn)，到達(dá)劑，指針逐步向右偏轉(zhuǎn)，到達(dá)40uA后，保持后，保持30秒不變秒不變，記錄試劑消耗體積，并計(jì)算水當(dāng)量。，記錄試劑消耗體積，并計(jì)算水當(dāng)量。 公式：公式：T=G*1000/V G標(biāo)定時(shí)注入標(biāo)準(zhǔn)水的質(zhì)量標(biāo)定時(shí)注入標(biāo)準(zhǔn)水的質(zhì)量 V滴定消耗

14、卡爾費(fèi)休試劑的體積滴定消耗卡爾費(fèi)休試劑的體積操作方法操作方法3.樣品測定樣品測定 將卡爾費(fèi)休試劑加滿至刻度線。將卡爾費(fèi)休試劑加滿至刻度線。 a.液體樣品的測定：液體樣品的測定： 用注射器（其大小根據(jù)樣品用量多少而選擇，消耗用注射器（其大小根據(jù)樣品用量多少而選擇，消耗的試劑應(yīng)不超過的試劑應(yīng)不超過20毫升，下同）抽取所需的試樣從加毫升，下同）抽取所需的試樣從加料口注入反應(yīng)池中進(jìn)行滴定，方法同前。料口注入反應(yīng)池中進(jìn)行滴定，方法同前。 b.固體樣品的測定：固體樣品的測定： 用稱量管稱取用稱量管稱取25克試樣（準(zhǔn)確至克試樣（準(zhǔn)確至0.0001克）打克）打開加料口，迅速將稱量管中試樣傾倒入反應(yīng)池里，立開加

15、料口，迅速將稱量管中試樣傾倒入反應(yīng)池里，立即蓋緊，攪拌溶液至試樣完全溶解后，進(jìn)行滴定，方即蓋緊，攪拌溶液至試樣完全溶解后，進(jìn)行滴定，方法同上。法同上。操作方法操作方法4.計(jì)算計(jì)算 水分含量百分?jǐn)?shù)按下列公式計(jì)算水分含量百分?jǐn)?shù)按下列公式計(jì)算 T*V/（10*G）式中：式中：v為滴定消耗的卡爾費(fèi)休試劑體積。為滴定消耗的卡爾費(fèi)休試劑體積。 T為卡爾費(fèi)休試劑的水當(dāng)量。為卡爾費(fèi)休試劑的水當(dāng)量。 G為樣品的質(zhì)量。為樣品的質(zhì)量。注意要點(diǎn)：在進(jìn)行滴定甲醇水分時(shí)，如反應(yīng)池中甲醇溶注意要點(diǎn)：在進(jìn)行滴定甲醇水分時(shí)，如反應(yīng)池中甲醇溶液顏色逐步由無色至深棕色時(shí)，指針液顏色逐步由無色至深棕色時(shí)，指針 仍偏轉(zhuǎn)到仍偏轉(zhuǎn)到40u

16、A視為卡爾費(fèi)休試劑已經(jīng)無效，應(yīng)立即更換。視為卡爾費(fèi)休試劑已經(jīng)無效，應(yīng)立即更換。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理水：水：4.51mL樣液（乙醇）：樣液（乙醇）：1.20mL五、水分測定影響因素及注意事項(xiàng)五、水分測定影響因素及注意事項(xiàng)(1)環(huán)境濕度環(huán)境濕度 環(huán)境濕度是導(dǎo)致卡爾環(huán)境濕度是導(dǎo)致卡爾 費(fèi)休法滴定出現(xiàn)誤費(fèi)休法滴定出現(xiàn)誤差的最常見的因素之一差的最常見的因素之一.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可通過使用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可通過使用空調(diào)降低室內(nèi)溫度來降低濕度空調(diào)降低室內(nèi)溫度來降低濕度.在濕度很大的在濕度很大的情況下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要配置除濕機(jī)情況下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)要配置除濕機(jī). 1.水分測定結(jié)果的影響因素水分測定結(jié)果的影響因素五、水分測定影響因素及注意事項(xiàng)五

17、、水分測定影響因素及注意事項(xiàng)（2）溫度）溫度 溫度對卡爾溫度對卡爾 費(fèi)休滴定速度有明顯的影響費(fèi)休滴定速度有明顯的影響.在低溫下可以降低反應(yīng)速度在低溫下可以降低反應(yīng)速度,減少影響滴定結(jié)減少影響滴定結(jié)果的副反應(yīng)發(fā)生果的副反應(yīng)發(fā)生;在高溫下可加快樣品的溶解在高溫下可加快樣品的溶解及水分的萃取及水分的萃取,使滴定時(shí)間縮短使滴定時(shí)間縮短.五、水分測定影響因素及注意事項(xiàng)五、水分測定影響因素及注意事項(xiàng)（3）儀器的密封性能）儀器的密封性能 新購的儀器密封性較好，隨著使用時(shí)間的新購的儀器密封性較好，隨著使用時(shí)間的延長，密封程度會有所變化：密封圈的老化，延長，密封程度會有所變化：密封圈的老化，干燥劑失效，長時(shí)間不使用導(dǎo)