卡氏水分测定仪的原理

工作原理

1、滴定反应

含吡淀的卡氏试剂(滴定剂)的反应式如下:

2H₂O+I₂₊SO₂→2HI+H₂SO₄

C₅H₅N・I₂+C₅H₅N・SO₄+C₅H₅N+H₂O→2C₅H₅N・HI+C₅H₅N・SO₃

C₅H₅N・SO₃+CH₃OH→C₅H₅N(H)SO₄・CH₃

不含吡淀的卡氏试剂(一般式)的反应式:

H₂O+I₂+[RNH]SO₃CH₃+2RN-→[RNH]SO₄CH₃+2[RNH]I

2、滴定剂的加入

传统的方法是通过带旋塞阀的标准移液玻璃管

添加滴定剂,速度慢,精度差。现代活塞移液管消除了滞后效应。操作更快速,更精确,机械活塞移液管的分辨率是量筒的1/10000或更高。例如,50mL机械活塞移液管,精度为5μL,而一个50mL刻度为1mm的玻璃滴定管,需要大约10m长才能获得同样的分辨率。现代自动滴定仪的加液器大多是采用微处理器控制,马达驱动滴定管的活塞,利用控制器将预设值与实际测量值之间的偏差转变为控制信号,控制仪器自动加液。

微处理器控制的滴定仪可以通过对滴定的预估计,快速准确地完成滴定:①在持续加液过程中,接近预设值时加液速率会渐渐降低。②在间歇控制范围内,加液量是预先计算好的,当接近滴定终点时,加液速率会越来越慢。

3、终点指示

滴定分析的基本条件是,终点稳定,指示信号易于重现。当滴定至预设值时,根据滴定剂的消耗量计算被测物质的含量。仪器指示的滴定终点必须尽可能靠近化学计量反应的等当点,使滴定误差降至Z低限度。一般滴定终点的指示是利用某种物理当量与反应物中某一物质的浓度成正比的关系,把化学信号转化为物理当量信号,通过信号的变化,找到滴定终点。但对难以产生确切电位变化的不可逆氧化还原反应,或者滴定时电极响应缓慢,通常不能用电位滴定方式指示终点。在这种情况下,可以采用带电电极指示终点。卡尔・费歇尔水分测定仪就是通过极化指示电极,用电流法或控制电流电位法指示终点。到达滴定终点前,滴定池内存在水分,无可逆电对;达到终点时,池内形成可逆电对(I2/I-),使电流或电位信号突然变化。这种滴定过程很容易实现自动化。图1是两种卡尔・费歇尔水分滴定仪终点指示方法的特征曲线。

图1 两种终点指示方法的特征曲线

(a)电流法 (b)伏安法

在固定的直流或交流 在固定的直流或交流下测定电流I I=f(V) 下测定电位U U=f(V)。