KF容量法与KF库伦法该选哪个？

赵敏 0 2022-05-19

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卡尔费休水分测定法分为卡尔费休容量法和库仑法两种方法，常有实验人员把这两种方法搞混，在使用的时候，也不能很好的选择，今天小析姐用很短的一个篇幅，和大家聊一聊这两种方法有什么区别？你该选哪个？

1935年卡尔-费休(KarlFischer)首先提出了利用容量分析测定水分的方法，这种方法即是GB6283《化工产品中水分含量的测定》中的目测法。目测法只能测定无色液体物质的水分。后来，又发展为电量法。

随着科技的发展，继而又将库仑计与容量法结合起来推出库仑法。这种方法即是GB7600《运行中变压器油水分含量测定法(库仑法)》中的测试方法。现在的分类目测法和电量法统称为容量法。所以卡尔费休方法分为卡尔费休容量法和卡尔费休库仑法两大方法。两种方法都被许多国家定为标准分析方法，用来校正其他分析方法和测量仪器。

定义及原理

那么，什么是容量法？什么是库仑法？

卡尔费休容量法以容量法卡氏试剂为标准液，当卡氏试剂与样品接触时，即与样品中的水份发生定量反应。通过消耗标准液的体积计算出样品的含水量。

卡尔费休库仑法是卡氏反应中的碘直接由电解电极产生。利用电解碘所需的电量与碘之间的定量关系计算出样品的含水量；库仑法是绝对测定，无需测定滴定度。

其实两种方法的原理都是一样的：

当存在水时，卡尔费休试剂中的SO ₂与I ₂以及样品中的水会发生氧化还原反应。然而该反应为可逆反应，当硫酸浓度超过0.05%时，逆反应就会发生。若要逆反应不发生，则需要将适当的碱性物质加入来对反应过程中生成的酸加以中和。通过实验表面，只有将吡啶将入到体系中，如此才不会发生逆反应。

3C₅H₅N+H₂O+I₂+SO₂ → 2C₅H₅NHI（氢碘酸吡啶） +C₅H₅NSO₃（硫酸酐吡啶）

生成硫酸酐吡啶不稳定，可以和水发生反应，将一部分水消耗掉，从而对测定干扰，可以将无水甲醇加入以使其稳定。

C₅H₅NSO₃（硫酸酐吡啶） + CH₃OH（无水） → C₅H₅N·HSO₄CH₃（甲基硫酸吡啶）

上面三步反应写成总反应式为：

I₂+SO₂+H₂O+3吡啶+CH₃OH → 2C₅H₅NHI（氢碘酸吡啶）+C₅H₅N·HSO₄CH₃（甲基硫酸吡啶）

这就是卡尔费休法测定样品含水量的基本原理，无论是容量法还是库仑法，都是在这一原理上进行测定的。

两种方法的区别

不同的地方是卡氏库仑法水分仪的I ₂是电解产生的，电解的速度有限，而卡氏容量法水分仪的I ₂是由滴定剂中直接加入的。

滴定剂的浓度现在市场主要有5mg/ml、2mg/ml、1mg/ml的，而5mg/ml的应用最为广范，电解的速度有限，所以：

当须要测量的样品含水量比较低时，用卡氏库仑法水分仪，检测的速度不但快，而且数据的平行性很好；

当须要测量的样品含水量比较高时，用卡氏容量法水分仪，滴定剂用5mg/ml的，结果很理想；

当要测量的样品含水在1000ppm以下时，结果不如用卡氏库仑法水分仪的，如果在样品含水量比较低时，用容量法，须要用低浓度的卡氏试剂：1mg/ml或2mg/ml的滴定剂，卡氏试剂的浓度本来就是不稳定的，何况是低浓度的，这样就会使得结果更不稳定。

KF容量法与KF库伦法区别中非常重要的一点就是溶剂组成的不同。

表 KF容量法与KF库伦法溶剂组成对比（方法关键）

序号

溶剂名称

特点

说明

单组分（容量滴定法）

1）组成：碘、二氧化硫、吡啶（咪唑）、无水甲醇，滴定剂。

2）关键点：价格低，处理简便，滴定度不稳定，滴定速度较慢；可加入助溶剂。

大部分（不含醛酮）；含吡啶与不含吡啶组成常量水分

双组分（容量滴定法）

1）组成：A液-二氧化硫、吡啶的无水甲醇

溶液，作为溶剂；B液-碘的无水甲醇溶液，作为滴定剂。

2）关键点：价格高，使用前按1：1在滴定

杯中进行混合，滴定度稳定，滴定速度快。

醛酮专用

1）组成：碘、二氧化硫、吡啶（咪唑）、乙二醇甲醚，滴定剂。

2）关键点：只适合含醛酮结构样品。

专用试剂

阳极液库伦滴定法

1）组成：碘、二氧化硫、有机碱（吡啶）。

2）关键点：反应快；不需标定，水分准确。

微量水含量≤0.1%水无水合物

（1）含吡啶滴定剂优点：价格低廉及生产工艺简单而仍然广泛应用；含吡啶的卡尔费休试剂比不含吡啶的溶液较稳定，不容易分层，而且有些样品含吡啶的溶解效果会比较好；含吡啶的卡尔费休试剂有利于反应向正方向发生；含吡啶的卡尔-费休试剂终点的突变较明显，反应终点容易判断。

（2）含醛酮结构样品：醛(R-CHO)和酮(R-CO-R)与通常的含甲醇试剂反应生成缩醛和缩酮，反应中产生的水同时被滴定，从而导致水分含量升高甚至终点消失。

（3）正常卡尔费休反应的最大速率在5.5到8的pH范围之间，在实际操作过程中应避免pH值小于4和大于8；pH大于8.5时，由于碘和氢氧根或甲基化离子之间的反应，反应速率会增大，但这将导致终点消失，并消耗更多的碘（滴定剂）。

而关于哪种方法更好，更是应该根据实验的要求选择合适的方法。

责任编辑：展源

审　　核：何发

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