張愛琴

摘要：文章通過對卡爾一費休庫侖法水分測定儀操作原理及應用范圍的探討，指出了如何安全正確使用儀器，并結(jié)合實際情況就使用中存在的問題及相應的應對措施進行了簡要論述。

關(guān)鍵詞：卡爾一費休庫侖法；水分；測定儀

1 水分含量測試方法

測定樣品中的水分含量有很多種方法。干燥法是最原始的方法，但干燥法不能測定含有揮發(fā)性物質(zhì)；卡爾一費休（簡稱卡氏）容量法是一種滴定方法，能快速而準確地測出樣品中的水分，但試劑消耗大；光譜、色譜法儀器價格昂貴；而卡氏庫侖法則有測定物質(zhì)種類多、儀器耗材少、測量時間短、測量精確度高的特點，用它來控制產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和質(zhì)量是最經(jīng)濟實用的選擇。其不僅可以校正其他分析方法，而且還能校正一些測量儀器，因此，常常被作為測水分的國際最高標準。文章結(jié)合筆者在工作中的實際操作情況就卡氏庫侖法工作原理及注意事項總結(jié)出了一些心得體會。

2 水分測定儀檢測原理

卡氏庫侖法水分測定儀（見圖1）是利用碘與SO2發(fā)生氧化反應時需要消耗一定量的水的原理來測定樣品中的含水量。其反應式為：

I2+SO2+3C5H5N+H2O→2CsHsN·HI+C5H5N·SO3

C5H5N·SO3+CH2OH→C5H5N·HSO4CH3

卡氏采用碘（I2）、二氧化硫（SO2）、吡啶（C5H5N）和甲醇（CH3OH）配制而成。經(jīng)過電解在陽極上生成碘，按照法拉第定律，該生成物同電荷量成正比例關(guān)系，如下式：2I--2e→I2。

從上述反應中能夠清楚地看出，參與反應的碘的摩爾數(shù)和水的摩爾數(shù)相同。電解l摩爾碘的電量數(shù)為2X96 493庫侖，電解1μmol的電量為96 493毫庫侖。

樣品中水分質(zhì)量按下式計算：

W×10-/18=Q×10-/2×96493

W=Q/10.722在式中，W：樣品中的水分質(zhì)量，μg；Q：電解電量，mC；18：水的分子質(zhì)量。

3 應用范圍

卡氏庫侖法水分測定儀在實際中有很廣泛的用途，無論是有機和無機物，也無論是固體、液體和氣體樣品，它們的水分都可用該儀器測出。但測定時要考慮各種化合物性質(zhì)的不同，保證在被測樣品和卡氏試劑產(chǎn)生反應時不生成水，且樣品既不能消耗碘，也不能釋放碘的情況下，卡氏庫侖法才能夠測量準確。不能直接測定的主要有機和無機化合物有活潑羰基化合物、強酸、金屬氫氧化物及氧化物、強氧化劑、含硼化合物、硅烷醇/硅氧烷等，對這物質(zhì)不能直接進行測定，可以采取一些輔助的方法來排除各種因素的干擾，將測定中產(chǎn)生的誤差消除掉，使測定的結(jié)果達到精準，滿足人們的試驗要求。如活潑的醛和酮遇到卡氏試劑中的甲醇，會發(fā)生化學反應，生成縮醛和縮酮，并釋放水分，從而消耗碘，對測定結(jié)果產(chǎn)生干擾，所以人們在測定含酮樣品中的水分時，為了達到理想的實驗效果，一般會把試劑中吡啶含量調(diào)高一些，把甲醇量降低一些；但對于含醛類化合物而言，則采取另外的方法，把溶劑改成吡啶，這樣縮醛形成的比例就會大大降低，基本保證了測定結(jié)果的準確。

4 注意事項

4.1 卡氏試劑的應用和安全防護

為保證滿意的測定效果，卡氏試劑應在有效期內(nèi)使用，而且應在陰涼干燥處避光保存。由于砒啶的濃烈氣味對人體有傷害，廠家已經(jīng)生產(chǎn)出不含吡啶的卡氏試劑供人們選用，當有些產(chǎn)品的含水量很低，對檢測準確度要求卻很高時，仍然推薦選用含吡啶的卡氏試劑，如發(fā)現(xiàn)反應連續(xù)進行時，應該考慮到樣品和卡氏試劑發(fā)生反映的情況。因為空氣中的水分很容易被卡氏試劑吸收，造成滴定終點長時間的不穩(wěn)定，為了達到人們要求的測定效果，一般要在儀器上配裝干燥裝置，并保證裝置密封性能良好。

卡氏試劑是一種有輕微毒性的棕褐色溶液，主要成分是碘、SO2、吡啶和甲醇。該溶液揮發(fā)性強，為避免有害氣體吸入體內(nèi)，應在通風櫥下操作，特別是在更換試劑時，要切實做好防護工作，還要注意盡量別讓有害試劑濺落在皮膚和眼睛上，一旦發(fā)生上述情況應立即用大量的流水進行沖洗，必要時馬上送往醫(yī)療機構(gòu)進行緊急處置，避免安全事故發(fā)生。

4.2 樣品的取樣和進樣量的控制

取樣時，應先將樣品充分混勻，然后用樣品反復清洗注射器幾次，直到注射器干凈后，再緩慢勻速抽取樣品，這樣就能有效阻止空氣進入注射器形成氣泡，避免進樣誤差的產(chǎn)生。取樣量的多少也會影響檢驗結(jié)果，每次取多少樣品，應根據(jù)產(chǎn)品標準要求、試劑耗用情況等決定。進樣量的多少要根據(jù)樣品的含水量來決定，10μg-10 mg是該儀器的最佳測定范圍，一般來說，含水量與進樣量成反比，含水量越高，進樣量越小。試驗者呼氣和擦注射器頭時注意不要對注射器頭造成污染而影響測定結(jié)果，還有取樣時注射器頭上如有掛滴一定要用干凈的濾紙擦凈，并注意不要與池壁或電極桿接觸，盡量減少進樣時樣品的損失，不要影響到測定結(jié)果。

4.3游離水、結(jié)合水

樣品中通常同時含有游離水和結(jié)合水兩種形式。一般來說，游離水的測定簡單快速，結(jié)合水的測定則相對麻煩，時間也長，應先用試劑把樣品充分溶解，之后才能測定。遇到結(jié)合水多的樣品，減少樣品進樣量，不失是一種行之有效的方法。當然也可根據(jù)樣品情況采取其他方式。如果樣品是固體，可將顆粒研磨得更?。蝗绻麡悠肥且后w，先用溶劑將樣品溶解再測定，但要選對卡氏試劑不產(chǎn)生干擾、不產(chǎn)生不良影響的溶劑。

4. 4電解電極的清洗

電解電極是電解池中的重要元件，電極一旦被污染就會降低測量靈敏度。雖然電極上的污染物人們無法目測到，但反應遲鈍可以間接印證這種電極被污染的可能性。像一些經(jīng)常測定油質(zhì)樣品的電極，臨近終點時反應遲鈍，遲遲不到終點，造成試劑浪費，測量準確性受到質(zhì)疑，就是電極被污染造成的，因此對電極的清洗保養(yǎng)顯得尤為重要。清洗的方法很多，可用揮發(fā)性強的丙酮對其進行擦拭，也可將電極浸入稀硫酸溶液中浸泡，然后用清水沖洗干凈，再用濾紙擦拭干凈，還可用超細的沙紙小心輕擦電極末端，然后用濾紙拭凈，以方便下次使用。儀器如長時間不用，應將所有卡氏試劑全部排完，保持管路暢通，并把電極拭凈，干燥保存。

4.5 卡氏庫侖法水分測定儀的校準

測試的環(huán)境條件，儀器的密封性能，都會影響該儀器的準確度，進而影響到樣品的測定結(jié)果，對測量準確度有特殊要求的樣品，更應該重視這些因素。通常用純水作為標準物質(zhì)，在每天的樣品測試前對儀器進行校準。一般取20-50μL純水進行標定，反復六七次，剔除異常值后進行平均，判斷儀器是否滿足使用要求。

5 結(jié)語

綜上所述，用該儀器測定物質(zhì)中水分，是一種靈敏而實用的方法，不管樣品是以何種狀態(tài)存在，只要對卡氏試劑無干擾和不良影響，都可選用卡氏庫侖法儀器進行測定。特別是它具有分析快速、使用簡單、重復性好等特點，很適合單一產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)使用。在操作過程中除了熟練操作儀器外，還要充分考慮進樣量、試劑干擾等因素的影響，控制好測量過程，達到準確測量的目的。