Karl Fischer 卡爾費雪水分測定儀知識小學堂

Karl Fischer 卡爾費雪水分測定儀能做些什麼 ? 跟我們一起來看看吧 !

什麼是 Karl Fischer 卡爾費雪水分測定 ?

Karl Fischer 卡爾費雪水分含量測試法 ( 又稱卡爾費休或卡式水分測定法 ) 是由德國化學家卡爾．費雪博士 ( Karl Fischer ) 於 1935 年發表，利用碘、二氧化硫的氧化還原反應，在有機鹼和甲醇存在的環境下，與水發生定量反應得以偵測樣品中水的含量。

CH₃OH + SO₂ + RN → [RNH]SO₃CH₃

[RN] 為有機鹼，例如，吡啶。這一步反應是二氧化硫與甲醇反應生成一種酯，而酯被鹼中和。

I₂ + H₂O + [RNH]SO₃CH₃ + 2RN → [RNH]SO₄CH₃ + 2(RNH)I

這一步反應是與水的定量反應：硫醚陰離子在水作用下被碘氧化成烷基硫酸鹽，此時化學計量 (stoichiometry) 使碘與水呈1:1定量反應。

由於吡啶的味道不佳及毒性考量，近代所使用的卡爾-費雪試劑是經過改良，使用咪唑 (imidazole) 取代吡啶作為反應的緩衝試劑。而反應的溶劑也可以有所改變，除了使用甲醇之外，也可針對待測物的性質使用其他的溶劑，如氯仿、甲醛等等。其他會影響卡爾-費雪滴定的因素還有若待測物為酮類或醛類樣品，則會與溶劑甲醇發生反應，產生水而增加水含量：

R₂C═O + 2CH₃OH → R₂(OCH₃)₂ +H₂O

RHC=O + 2CH₃OH → Acetal; RHC(OCH₃)₂ + H₂O

因此若有需要偵測此類樣品時，溶劑可以更換成反應性較差的其他醇類溶劑，例如，乙醇 (Ethanal)。

Karl Fisher Coulometric Titration : 卡爾費雪庫倫法 ( 庫侖法 )，1959 年 Meyer 和 Boyd 將庫倫法與卡爾費雪法結合，改變試劑的成分，使用碘化鉀 (KI) 作為碘離子的來源，透過電解產生碘，依照電量的改變測量滴定終點。

2I- ＋ 2e- → I₂

其他過程不變，10.71庫侖電流相當於 1 mg 的水。

由於計量方式是由試劑體積到計量電流量，精確度大幅提高，測試水分含量可低達 1 ppm。而且不用預先測定試劑的力價 ( Titer )，可直接測量，也被稱為一種 “絕對方法“ ( Absolute method )。另外，此方法亦具有消耗試劑少、反應時間短等優點。所以狹義的微量水分測定儀指的就是卡爾費雪庫侖法水分測定儀 ( KF Coulometric titration )。

KF Titration 是化學分析中一個經典的滴定方法，透過容量法 ( 0.1% – 100% ) 或庫倫法 ( 10 ppm – 5% ) 來測定樣品中微量水分。此方法可應用在多種類的有機液體、固體等樣品的水分檢測，目前業界、及許多檢測規範用於檢測微量水分的方法多是指定使用此方法進行檢測。

一系列的國際法規推薦使用卡爾費雪 ( Karl Fischer Titration ) 水分滴定法進行水分含量測定：ASTM、DIN EN、ISO、UOP、USP、EP。

Karl Fischer 卡爾費雪水分測定前處理相關應用

有些樣品的含水量不能直接用滴定測定。對於這種情況，Metrohm 提供了多種技術，讓您可以製備用於庫倫法或容量水測定的樣品：

如果您的樣品不易溶解，請使用烘箱法
如果您的樣品是固體，請使用Polytron均質器
如果您的樣品處理量很高，則可以自動化樣品前處理和分析

對困難樣品的解決方案：烘箱法

如果您的樣品溶解度差或與 KF 試劑發生副反應，則烘箱法可能是合適的解決方案。

在該方法中，樣品在加熱狀態下，使用乾燥的載氣將蒸發出來的水蒸氣傳送到滴定杯中。因此，只有水與反應液接觸，從而防止滴定杯和電極受到污染。

您可以根據自己的喜好實行烘箱法，手動、自動或軟體控制的自動化：

860 KF Thermoprep : 這款手動操作的儀器為您提供簡單、直接且經濟實惠的解決方案
885 Compact Oven Sample Changer : 這種自動進樣器將烘箱法結合了省時和易用性。得益於整合控制面板，不需要復雜的參數設置。您只需設置氣體流量、溫度和樣品數量，即可開始使用
874 USB Oven Sample Processor : 與滴定儀一樣，該自動化樣品處理器由 tiamo 或 OMNIS 軟體控制。這使您能夠記錄未知樣品的加熱曲線以確定分析的最佳溫度。此外，使用此儀器，您可以自動更換試劑，從而使您的工作更安全，因為您不會接觸到有毒試劑