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卡式水分儀的工作原理

點擊次數:   更新时间:19/07/05 16:08:07     来源:www.kulunfenxiyi.com關閉分    享:
  卡式水分儀在農業生産和科學研究中都有重要的價值,常用的有容量法和庫倫法兩種儀器,這兩種儀器都能測量出物體中含水量的多少,但是很多人對于這種設備的工作原理不了解,接下來大家一起來了解一下。
  卡式水分儀測定水分是一種電化學方法。其原理是儀器的電解池中的卡氏試劑達到平衡時注入含水的樣品,水參和碘、二氧化硫的氧化還原反應,在吡啶和甲醇存在的情況下,生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,消耗了的碘在陽極電解産生,從而使氧化還原反應不斷進行,直至水分全部耗盡爲止,依據法拉第電解定律,電解産生碘是同電解時耗用的電量成正比例關系的,其反應如下:
  在水存在時,即樣品中的水與卡爾費休試劑中的SO2與I2産生氧化還原反應。
  I2+SO2+2H2O→2HI+H2SO4
  但這個反應是個可逆反應,當硫酸濃度達到百分之0.05以上時,即能發生逆反應。如果我們讓反應按照一個正方向進行,需要加入適當的堿性物質以中和反應過程中生成的酸。經實驗證明,在體系中加入吡啶,這樣就可使反應向右進行。
  3C5H5N+H2O+I2+SO2→2C5H5NHI(氫碘酸吡啶)+C5H5NSO3(硫酸酐吡啶)
  生成硫酸酐吡啶不穩定,能與水發生反應,消耗一部分水而幹擾卡式水分儀的測定,爲了使它穩定,我們可加無水甲醇。
  C5H5NSO3(硫酸酐吡啶)+CH3OH(無水)→C5H5N·HSO4CH3(甲基硫酸吡啶)
  我們把這上面三步反應寫成總反應式爲:
  I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH→ 2C5H5NHI(氢碘酸吡啶)+C5H5N·HSO4CH3(甲基硫酸吡啶)
  從以上反應中可以看出,即1摩爾的碘氧化1摩爾的二氧化硫,需要1摩爾的水。所以是1摩爾碘和1摩爾水的當量反應,即電解碘的電量相當于電解水的電量,電解1摩爾碘需要2×96493庫侖電量,電解1毫摩爾水需要電量爲96493毫庫侖電量。
  卡式水分儀就是通過以上的原理,對物質中的水分含量進行檢測的,這種方法因使用方法簡單,准確度高,成爲國際上通用的標准測量方法,但這種方法也有局限性,在使用時一定要注意,以盡量減小誤差。
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