測定溶劑、紙張、油品、醫(yī)藥、電鍍、涂料以及其它產(chǎn)品中的水份含量成為現(xiàn)代產(chǎn)品質(zhì)量控制中重要的一部分內(nèi)容。如無水有機溶劑體系、須干燥儲存的油品、醫(yī)藥和涂料等產(chǎn)品中,微量水的存在都會對體系的穩(wěn)定性、效用產(chǎn)生很大的影響,因此必須將水控制在一個相當?shù)偷暮,這時就需要快捷實用的微量水分測定技術(shù)來監(jiān)測其中的水分。卡爾費休滴定正滿足了這種要求,是精確且簡便實用的微量水分測定方法。水分測定常用的方法
烘干稱重法——烘干法的優(yōu)點是對設(shè)備要求不嚴。但它的缺點也是明顯的,烘干法費時、費力,綜合費用并不低,尤其對于含水量較小的樣品,所需樣品量大,且檢測結(jié)果并不精確可靠。
紅外水分儀——檢測原理與烘干稱重的方法相同,相對于傳統(tǒng)方法,結(jié)果更加精確,但在檢測中一些揮發(fā)性樣品也會被計算為水分。
氣相色譜法——靈敏度大大提高,可以檢測到100ppm左右,甚至更低,但是對與固體樣品,特別是無機固體樣品不方便檢測。
卡爾費休滴定法——這是一種檢測水分的專一性方法,檢測速度很快,靈敏度很高,而且針對大多數(shù)不同的樣品都有相應(yīng)的檢測方法,具有很廣泛的適用性?栙M休試劑的發(fā)現(xiàn)
1935年KarlFischer發(fā)現(xiàn)了,在以吡啶、甲醇和二氧化硫為介質(zhì)的體系中,碘單質(zhì)可以和水以穩(wěn)定的化學(xué)計量方式發(fā)生反應(yīng),于是他公開發(fā)表了"測定水含量的新方法"的報道,從此,這種方法成為測定水含量的一個新方法得到了性的廣泛應(yīng)用。KarlFischer在初的研究中借鑒了Bunsen反應(yīng)上述反應(yīng)是可逆的,為了使反應(yīng)向正方向移動并定量進行,須加入堿性物質(zhì)(吡啶),體系的pH值范圍是5-7?栙M休滴定的先決條件
基于KarlFischer的發(fā)現(xiàn),在1979年,EugenScholz博士的領(lǐng)導(dǎo)下,他的小組發(fā)現(xiàn)了用以替代吡啶的更好的堿,并研究出了KF反應(yīng)的兩步反應(yīng)機理。從此,我們確定了卡爾費休試劑中必要的化學(xué)成分及其作用,從而為今后的卡爾費休滴定在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用建立了試劑化學(xué)配方應(yīng)卡爾費休滴定機理
CH3OH+SO2+RN<==>[RNH]SO3CH3第一步反應(yīng)中的反應(yīng)機理
H2O+2I+[RNH]SO3CH3+2RN<==>[RNH]SO4CH3+2[RNH]I第二步反應(yīng)中的反應(yīng)機理
卡爾費休試劑的成分及作用
卡爾費休試劑中的化學(xué)成分:醇二氧化硫碘堿
醇在反應(yīng)中是一個具有親核攻擊能力基團的物質(zhì)。合適的醇就是甲醇,因為其反應(yīng)活性強,并能提供一個良好的質(zhì)子活性體系。
堿在滴定過程中所起到的作用是中和反應(yīng)中產(chǎn)生的酸性物質(zhì),保證體系在合適的pH范圍中進行,它還要易與碘,二氧化硫結(jié)合。以降低二者蒸氣壓的作用。Dr.EugenScholz通過研究發(fā)現(xiàn),吡啶并不是合適的堿性物質(zhì)。因為吡啶的堿性弱,因此在反應(yīng)中不能把產(chǎn)生的酸性物質(zhì)完全中和,這就造成了卡爾費休反應(yīng)速率的緩慢。太強的堿性物質(zhì)又會使體系的pH太高,產(chǎn)生副反應(yīng)。
早期的卡爾費休試劑:甲醇,二氧化硫,碘,吡啶。但隨著發(fā)展,針對不同的應(yīng)用,醇的種類也有所增加。而吡啶也被更好的堿性物質(zhì)所取代。