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卡爾費(fèi)休試劑的原理及配制方法
點(diǎn)擊: 次 時(shí)間:2017-02-23 10:31
眾所周知，卡爾費(fèi)休法是測(cè)定各種物質(zhì)中微量水分的一種方法，這種方法自從1935年由卡爾費(fèi)休提出后，一直采用I2、SO2、吡啶、無(wú)水CH3OH(含水量在0.05%以下)配制而成，并且國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織把這個(gè)方法定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)微量水分，我們國(guó)家也把這個(gè)方法定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)微量水分。
1、原理：
在水存在時(shí)，即樣品中的水與卡爾費(fèi)休試劑中的SO2與I2產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。
I2 SO2 2H2O → 2HI H2SO4
但這個(gè)反應(yīng)是個(gè)可逆反應(yīng)，當(dāng)硫酸濃度達(dá)到0.05%以上時(shí)，即能發(fā)生逆反應(yīng)。如果我們讓反應(yīng)按照一個(gè)正方向進(jìn)行，需要加入適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)以中和反應(yīng)過(guò)程中生成的酸。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在體系中加入吡啶，這樣就可使反應(yīng)向右進(jìn)行。
3 C5H5N H2O I2 SO2 → 2氫碘酸吡啶 硫酸酐吡啶
生成硫酸酐吡啶不穩(wěn)定，能與水發(fā)生反應(yīng)，消耗一部分水而干擾測(cè)定，為了使它穩(wěn)定，我們可加無(wú)水甲醇。
硫酸酐吡啶 CH3OH(無(wú)水)→ 甲基硫酸吡啶
我們把這上面三步反應(yīng)寫成總反應(yīng)式為：
I2 SO2 H2O 3吡啶 CH3OH 2氫碘酸吡啶 甲基硫酸吡啶
從反應(yīng)式可以看出1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而產(chǎn)生2mol氫碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。這是理論上的數(shù)據(jù)，但實(shí)際上，SO2、吡啶、CH3OH的用量都是過(guò)量的，反應(yīng)完畢后多余的游離碘呈現(xiàn)紅棕色，即可確定為到達(dá)終點(diǎn)。
I2︰SO2︰C5H5N = 1︰3︰10
2、卡爾費(fèi)休試劑的配制與標(biāo)定
若以甲醇作溶劑，則試劑中I2、SO2、C5H5N(含水量在0.05%以下)三者的克分子數(shù)比例為
I2︰SO2︰C5H5N = 1︰3︰10
這種試劑有效濃度取決于碘的濃度。新配制的試劑其有效濃度不斷降低，其原因是由于試劑中各組分本身也含有一些水分，但試劑濃度降低的主要原因是由一些副反應(yīng)引起的，較高消耗了一部分碘。
這也說(shuō)明了配制這種試劑要單獨(dú)配，分甲乙兩種試劑并且分別貯存，臨用時(shí)再混合，而且要標(biāo)定。
甲液 I2的CH3OH溶液
乙液 SO2的CH3OH吡啶溶液
這種方法對(duì)試劑要求嚴(yán)格，要求甲醇、吡啶都是無(wú)水的，并且要求有KF水分測(cè)定儀(上海化工研究所制)
配制：
稱85gI2→于干燥的有塞棕色燒瓶中→加670ml無(wú)水CH3OH→塞上瓶塞→振搖使I2全部溶解→加270ml吡啶→混勻→于冰水浴冷卻→通干燥的SO2氣體60g→塞上瓶塞→于暗處24小時(shí)后標(biāo)定使用
標(biāo)定：
先加50ml無(wú)水甲醇→于反應(yīng)器中→接通電源→啟動(dòng)電磁攪拌器→用KF試劑滴入甲醇中使甲醇中尚殘留的痕量水分與試劑達(dá)到終點(diǎn)(即指針到達(dá)一定刻度，不記錄KF試劑用量)→保持一分鐘→用10μl注射器從反應(yīng)器加料口注入10μl蒸餾水(相當(dāng)于0.01g水)→電流表指針接近零點(diǎn)→用KF試劑滴定到原定終點(diǎn)→記錄
F =G*100/V
F —— KF試劑的水當(dāng)量(mg/ml)
V —— KF滴定消耗試劑的體積(ml)
G —— 水的重量(g)
3、步驟
對(duì)于固體樣，如糖果必須預(yù)先粉碎，稱0.30～0.50g樣于稱樣瓶中
取50 ml甲醇 → 于反應(yīng)器中，所加甲醇要能淹沒(méi)電極，用KF試劑滴定50 ml甲醇中痕量水 → 滴至指針與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)并且保持1min不變時(shí) → 打開(kāi)加料口 → 將稱好的試樣立即加入 → 塞上皮塞 → 攪拌 → 用KF試劑滴至終點(diǎn)保持1min不變 → 記錄
計(jì)算：
水分=FV/W
F —— KF試劑的水當(dāng)量(mg/ml)
V —— 滴定所消耗的卡爾費(fèi)休試劑(ml)
W —— 樣品重量(g)
注：① 此法適用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脫水果蔬類等樣品;
?、?nbsp;樣品中有強(qiáng)還原性物料，包括維生素C的樣品不能測(cè)定;
③ 卡爾費(fèi)休法不僅可測(cè)得樣品中的自由水，而且可測(cè)出結(jié)合水，即此法測(cè)得結(jié)果更客觀地反映出樣品中總水分含量。
④ 固體樣品細(xì)度以40目為宜，最好用粉碎機(jī)而不用研磨，防止水分損失。
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1、原理：
在水存在時(shí)，即樣品中的水與卡爾費(fèi)休試劑中的SO2與I2產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。
I2 SO2 2H2O → 2HI H2SO4
但這個(gè)反應(yīng)是個(gè)可逆反應(yīng)，當(dāng)硫酸濃度達(dá)到0.05%以上時(shí)，即能發(fā)生逆反應(yīng)。如果我們讓反應(yīng)按照一個(gè)正方向進(jìn)行，需要加入適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)以中和反應(yīng)過(guò)程中生成的酸。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在體系中加入吡啶，這樣就可使反應(yīng)向右進(jìn)行。
3 C5H5N H2O I2 SO2 → 2氫碘酸吡啶 硫酸酐吡啶
生成硫酸酐吡啶不穩(wěn)定，能與水發(fā)生反應(yīng)，消耗一部分水而干擾測(cè)定，為了使它穩(wěn)定，我們可加無(wú)水甲醇。
硫酸酐吡啶 CH3OH(無(wú)水)→ 甲基硫酸吡啶
我們把這上面三步反應(yīng)寫成總反應(yīng)式為：
I2 SO2 H2O 3吡啶 CH3OH 2氫碘酸吡啶 甲基硫酸吡啶
從反應(yīng)式可以看出1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而產(chǎn)生2mol氫碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。這是理論上的數(shù)據(jù)，但實(shí)際上，SO2、吡啶、CH3OH的用量都是過(guò)量的，反應(yīng)完畢后多余的游離碘呈現(xiàn)紅棕色，即可確定為到達(dá)終點(diǎn)。
I2︰SO2︰C5H5N = 1︰3︰10
2、卡爾費(fèi)休試劑的配制與標(biāo)定
若以甲醇作溶劑，則試劑中I2、SO2、C5H5N(含水量在0.05%以下)三者的克分子數(shù)比例為
I2︰SO2︰C5H5N = 1︰3︰10
這種試劑有效濃度取決于碘的濃度。新配制的試劑其有效濃度不斷降低，其原因是由于試劑中各組分本身也含有一些水分，但試劑濃度降低的主要原因是由一些副反應(yīng)引起的，較高消耗了一部分碘。
這也說(shuō)明了配制這種試劑要單獨(dú)配，分甲乙兩種試劑并且分別貯存，臨用時(shí)再混合，而且要標(biāo)定。
甲液 I2的CH3OH溶液
乙液 SO2的CH3OH吡啶溶液
這種方法對(duì)試劑要求嚴(yán)格，要求甲醇、吡啶都是無(wú)水的，并且要求有KF水分測(cè)定儀(上海化工研究所制)
配制：
稱85gI2→于干燥的有塞棕色燒瓶中→加670ml無(wú)水CH3OH→塞上瓶塞→振搖使I2全部溶解→加270ml吡啶→混勻→于冰水浴冷卻→通干燥的SO2氣體60g→塞上瓶塞→于暗處24小時(shí)后標(biāo)定使用
標(biāo)定：
先加50ml無(wú)水甲醇→于反應(yīng)器中→接通電源→啟動(dòng)電磁攪拌器→用KF試劑滴入甲醇中使甲醇中尚殘留的痕量水分與試劑達(dá)到終點(diǎn)(即指針到達(dá)一定刻度，不記錄KF試劑用量)→保持一分鐘→用10μl注射器從反應(yīng)器加料口注入10μl蒸餾水(相當(dāng)于0.01g水)→電流表指針接近零點(diǎn)→用KF試劑滴定到原定終點(diǎn)→記錄
F =G*100/V
F —— KF試劑的水當(dāng)量(mg/ml)
V —— KF滴定消耗試劑的體積(ml)
G —— 水的重量(g)
3、步驟
對(duì)于固體樣，如糖果必須預(yù)先粉碎，稱0.30～0.50g樣于稱樣瓶中
取50 ml甲醇 → 于反應(yīng)器中，所加甲醇要能淹沒(méi)電極，用KF試劑滴定50 ml甲醇中痕量水 → 滴至指針與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)并且保持1min不變時(shí) → 打開(kāi)加料口 → 將稱好的試樣立即加入 → 塞上皮塞 → 攪拌 → 用KF試劑滴至終點(diǎn)保持1min不變 → 記錄
計(jì)算：
水分=FV/W
F —— KF試劑的水當(dāng)量(mg/ml)
V —— 滴定所消耗的卡爾費(fèi)休試劑(ml)
W —— 樣品重量(g)
注：① 此法適用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脫水果蔬類等樣品;
?、?nbsp;樣品中有強(qiáng)還原性物料，包括維生素C的樣品不能測(cè)定;
③ 卡爾費(fèi)休法不僅可測(cè)得樣品中的自由水，而且可測(cè)出結(jié)合水，即此法測(cè)得結(jié)果更客觀地反映出樣品中總水分含量。
④ 固體樣品細(xì)度以40目為宜，最好用粉碎機(jī)而不用研磨，防止水分損失。
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