卡尔·费休容量法与库伦法区别详解

卡尔·费休（Karl Fischer，简写卡尔费休、KF）滴定法是世界公认的测定各类物质中水含量的经典方法，其广泛应用于化学品、油品、药品和食品等领域。1979年，Eugen Scholz博士研究出了KF滴定法的两步反应原理，如下所示：

(1) CH₃OH + SO₂ + RN → [RNH]SO₃CH₃ (RN = 有机碱)

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

反应过程中，消耗碘和水的摩尔比为1：1，通过测定反应中消耗碘的量，可计算出样品中的水含量。

卡尔费休法测定水分是一种电化学方法，可分为容量法和库伦法两种。

容量法测定水分含量时，主要依据电化学反应：
阳极：2I^- - 2e → I₂     阴极：I₂ + 2e → 2I^-     2H⁺ + 2e → H₂↑

当反应池中同时存在I₂和I^-时，上述反应在正负极两端同时进行，即正极上I₂被还原，负极上I^-被氧化，因此，两电极间有电流通过。若溶液中只有I^-，无I₂，则两电极间没有电流通过。

卡尔费休试剂中含有有效成分碘和有机碱（如吡啶）等，将其计量滴入反应池中，能与待测样品中的水发生上述(1)、(2)步反应。

随着反应持续进行，不断消耗水，生成I^-，直到滴定终点，水分消耗完毕。此时，溶液中有微量未反应的卡尔费休试剂，I₂与I^-同时存在，两电极间开始导电，由电流指示到达终点，停止滴定。通过计量消耗的卡尔费休试剂体积（容量）来标定样品中的水分含量。

库伦法（也叫电量法）是将试样溶于含有碘的特殊溶剂的电解液中，样品中的水反应消耗碘，然而，所需的碘已不再是标定过的含碘试剂，而是通过溶液中的I-在阳极氧化生成。产生的碘与样品中水反应被消耗，然后再电解生成。当水反应完毕，电解液中碘浓度恢复到原定浓度时（过量生成的碘会导致电位变化），停止电解。然后根据法拉第电解定律，计算出试样中水分含量。

注意事项：

1. 容量法和库伦法最大的区别在于I₂的来源不同，容量法中的I₂来源于滴定试剂，而库伦法中的I₂则是通过电解含I^-的电解液产生。
2. 库伦法中通过电解池电量与生成的碘之间定量关系严格，因此，库伦法具有更高的测量精度。同时，由于其电解速度有限，所以当测定样品含水量较低时，用卡尔费休库伦法，不仅检测速度快，且数据平行性好。
3. 一般来讲，当要测定的样品含水量＜1000ppm时，用库伦法比较理想；当测定样品含水量≥1000ppm时，用容量法比较合适。
4. 有机碱在滴定过程中所起作用是中和反应产生的酸性物质（烷基亚硫酸），保证体系在合适的pH范围内进行。研究发现，吡啶并不是最合适的碱性物质。吡啶呈弱碱性，不能完全中和酸性中间产物，导致整体反应速率较慢，且不完全，测定结果重复性差。此外，吡啶还会散发出臭味。随着方法不断发展，吡啶也逐渐被更适合的碱性物质（如咪唑类等）所取代。
5. 由于库仑法是通过计算电解碘消耗的电量来测定水分的，因此必须保证待测样品不能有如下副反应：a、与卡尔费休试剂反应生成水；b、样品在检测池中不能消耗碘也不能反应释放碘；受此影响：一些样品如铁盐，亚硝酸盐，酮类盐，氧化物，氢氧化物，醛、酮、金属过氧化物，强氧化剂，还有强酸，含硼化合物等不能使用库仑法检测。

标准物质

滴定试剂

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