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卡式水分仪的工作原理

点击次数:   更新时间:19/07/05 16:08:07     来源:关闭分    享:
  卡式水分仪在农业生产和科学研究中都有重要的价值,常用的有容量法和库伦法两种仪器,这两种仪器都能测量出物体中含水量的多少,但是很多人对于这种设备的工作原理不了解,接下来大家一起来了解一下。
  卡式水分仪测定水分是一种电化学方法。其原理是仪器的电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品,水参和碘、二氧化硫的氧化还原反应,在吡啶和甲醇存在的情况下,生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,消耗了的碘在阳极电解产生,从而使氧化还原反应不断进行,直至水分全部耗尽为止,依据法拉第电解定律,电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的,其反应如下:
  在水存在时,即样品中的水与卡尔费休试剂中的SO2与I2产生氧化还原反应。
  I2+SO2+2H2O→2HI+H2SO4
  但这个反应是个可逆反应,当硫酸浓度达到百分之0.05以上时,即能发生逆反应。如果我们让反应按照一个正方向进行,需要加入适当的碱性物质以中和反应过程中生成的酸。经实验证明,在体系中加入吡啶,这样就可使反应向右进行。
  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,能与水发生反应,消耗一部分水而干扰卡式水分仪的测定,为了使它稳定,我们可加无水甲醇。
  C5H5NSO3(硫酸酐吡啶)+CH3OH(无水)→C5H5N·HSO4CH3(甲基硫酸吡啶)
  我们把这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)
  从以上反应中可以看出,即1摩尔的碘氧化1摩尔的二氧化硫,需要1摩尔的水。所以是1摩尔碘和1摩尔水的当量反应,即电解碘的电量相当于电解水的电量,电解1摩尔碘需要2×96493库仑电量,电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量。
  卡式水分仪就是通过以上的原理,对物质中的水分含量进行检测的,这种方法因使用方法简单,准确度高,成为国际上通用的标准测量方法,但这种方法也有局限性,在使用时一定要注意,以尽量减小误差。

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