卡尔·费休法是水分测定的方法,其现代自动化仪器主要分为库仑法与容量法。尽管原理同源,但两者在测量原理、测量范围和典型应用上存在显著差异,直接决定了其适用场景。
核心差异:测量原理与量程
卡氏库仑法:
原理:基于电化学电解。仪器在滴定池内通过电解卡氏试剂(含碘离子)来原位产生碘(2I⁻→I₂+2e⁻),生成的碘立即与样品中的水分反应。反应终点时,仪器根据法拉第定律,通过精确测量电解消耗的总电量,直接计算出水分的绝对质量。
量程:专为微量至痕量水分设计,典型测量范围在1μg(微克)到100mg(毫克)水分之间。其灵敏度高,分辨率可达0.1μg。
卡尔费休容量法:
原理:基于经典滴定。仪器通过burette(滴定管)向含样品的卡氏试剂中外部添加已知浓度的含碘滴定剂。通过检测滴定终点(如双铂电极永停法),根据消耗的滴定剂体积和其准确浓度,计算出水分含量。
量程:适用于中高含量水分,典型测量范围从100ppm(约0.01%)到100%。
适用性对比与选型指南
基于以上核心差异,两者的适用场景清晰分明:
根据水分含量选择:
库仑法:当样品水分含量极低(通常低于50-100mg,或浓度低于1%)时,必须选择库仑法。例如,测定变压器绝缘油、高分子聚合物颗粒、特种气体、锂电池电解液等的微量水分。容量法在此范围因滴定剂消耗体积过小,相对误差会急剧增大。
容量法:当样品水分含量较高时,应选择容量法。例如,测定药品原料、部分化工液体、食品等含水量在百分之几到百分之几十的样品。容量法分析速度快,单次测定成本通常低于库仑法。
根据样品形态与性质选择:
库仑法对样品引入的准确性要求高,更适用于能精确称量或定量引入的液体和固体。
容量法在样品处理上相对灵活,可通过加热炉等附件处理难溶固体,适用样品类型更广泛,但需注意样品在试剂中的溶解性和副反应。
结论:
库仑法与容量法是互补而非竞争的关系。库仑法是痕量水分分析,以其绝对测量和高灵敏度著称;而容量法则是中高含量水分测定的高效、经济之选。正确选型的首要依据是样品中水分的预估含量,其次是样品基质和可能的干扰因素。