卡爾費休(KF)滴定法是一種具體的水分測定技術，被工業和科學家廣泛使用。根據其產生碘的方式不同，可以分為庫侖法和容量法兩種。

卡爾費休滴定原理

KF反應是基于一種叫做本生反應的早期反應，在本生反應中，二氧化硫被碘氧化，并在氧化過程中消耗水。最初的反應如下:

目前接受的KF滴定反應如下，它是通過對反應機理的理解和對原始試劑的修改而實現的:

一旦碘與半反應后生成的亞硫酸烷基中間體停止反應，導致溶液中碘過量并發生顏色變化，滴定反應即達到終點。這表示沒有更多的水可以用完，因此反應停止了。

如方程所示，水和碘的摩爾比為1:1。當電流通過鉑電極時，電壓的下降表示滴定的終點。這個電流所需的電壓最初很高，但當碘過量時，這個電壓會急劇下降。

可以通過反應掉的試劑體積來計算水的含量。在KF滴定法中，樣品可以滴定從100到1x106 ppm(水濃度從0.01到100%)。它具有很高的靈敏度，因此可以測量即使是微量的水。無論物質中的水是游離的、乳化的還是溶解的水，這都是有效的。

容量法和庫侖法之間的區別

KF滴定有兩種方法，容量法和庫侖法。簡而言之，這兩種方法可以進行如下比較:

容量法

試劑類型

容量法使用含有二氧化硫和碘的KF試劑，其中還有一種氫氧烷基和一種堿。在正式測試樣品前，需要先進行預滴定，這樣可以保證任何污染細胞或從空氣中溶解的水都被試劑除去。然后將樣品溶解在溶劑中。通過兩步反應，碘與樣品水發生反應。

試劑添加

用滴定管一滴一滴地加入試劑，直到溶液變色。溶液變色證明滴定池中的水分已反應完畢，這時樣品中碘過量，所以會產生顏色。

使用正確的KF試劑可以用這種方法測量含有0.1至500mg水的樣品。這些試劑的滴定度會隨時間變化，因此每次使用前都必須使用標準水校準。這種方法會使用更多的試劑，但可以處理更大的樣本量。 

終點檢測

終點的信號是由雙伏安指示電極檢測到的。由于過量的碘的存在，使極化電流在滴定池的電極之間以確定的值流動，所需的電壓在到達終點時急劇下降。在此之前加入的試劑的滴度用來得到樣品中的水的量。

庫侖法

試劑類型

庫侖法是一種高精度的水測定方法。庫侖電解池包含兩個單元，一個陽極和一個陰極。它對水的存在極其敏感，因此電解池必須不受任何外部水分的影響。

因此，在庫侖KF滴定中，預滴定是一個較長的過程。樣本注入電解池，電解池外部是封閉的。

試劑添加

庫侖法是在滴定池內通過電化學反應產生滴定劑。試劑中的碘化物在陽極處被氧化成碘單質，然后碘單質與樣品水反應，直到水全部用完。一旦到達終點，水的含量就從所需的電流量開始計算。一般對含水量很少的樣品使用庫侖法，其特點包括:

ü更高的靈敏度
ü更快的滴定速度
ü不需要每次校準試劑，因為碘是原位產生的
ü無需每次更換溶劑
ü多個樣品可以測試，而無需重新加載試劑
ü經濟成本較大

終點檢測

使用了一種非常靈敏的指示器，即使用交流電的鉑電極指示器。測量了達到足夠的碘電解生成所通過的電流量，并計算出相應的含水量。

樣水量程

庫侖法甚至可以檢測出氣體中存在的少量水。通常推薦的樣品含水量可能高達樣品的2%左右，或200微克水，這意味著液體樣品的總容量為10毫升。

理想的樣品是含有少于1%的水，液體樣品體積為2毫升或更少，產生的水少于20微克。較大的樣品填充電解池過快，導致電解池需要清洗和重新加入試劑，這會增加停機時間。相反，容量法適用于超過10毫升和2%水的樣品。

溶劑范圍

庫侖法測定受溶劑范圍的限制，如果沒有合適的溶劑，必須使用烘箱處理樣品。

一般來說，當樣品可以溶解在可用的溶劑中，且很可能含有少于1%的水時，優先選容量法。
 

參考文獻：

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