卡式水分儀的工作原理

卡式水分儀在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中都有重要的價(jià)值，常用的有容量法和庫倫法兩種儀器，這兩種儀器都能測(cè)量出物體中含水量的多少，但是很多人對(duì)于這種設(shè)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(cè)定水分是一種電化學(xué)方法。其原理是儀器的電解池中的卡氏試劑達(dá)到平衡時(shí)注入含水的樣品，水參和碘、二氧化硫的氧化還原反應(yīng)，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產(chǎn)生，從而使氧化還原反應(yīng)不斷進(jìn)行，直至水分全部耗盡為止，依據(jù)法拉第電解定律，電解產(chǎn)生碘是同電解時(shí)耗用的電量成正比例關(guān)系的，其反應(yīng)如下：

　　在水存在時(shí)，即樣品中的水與卡爾費(fèi)休試劑中的SO2與I2產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。

　　I2+SO2+2H2O→2HI+H2SO4

　　但這個(gè)反應(yīng)是個(gè)可逆反應(yīng)，當(dāng)硫酸濃度達(dá)到百分之0.05以上時(shí)，即能發(fā)生逆反應(yīng)。如果我們讓反應(yīng)按照一個(gè)正方向進(jìn)行，需要加入適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)以中和反應(yīng)過程中生成的酸。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在體系中加入吡啶，這樣就可使反應(yīng)向右進(jìn)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(wěn)定，能與水發(fā)生反應(yīng)，消耗一部分水而干擾卡式水分儀的測(cè)定，為了使它穩(wěn)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(yīng)寫成總反應(yīng)式為：

　　I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH→ 2C5H5NHI（氫碘酸吡啶）+C5H5N·HSO4CH3（甲基硫酸吡啶）
　　從以上反應(yīng)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(dāng)量反應(yīng)，即電解碘的電量相當(dāng)于電解水的電量，電解1摩爾碘需要2×96493庫侖電量，電解1毫摩爾水需要電量為96493毫庫侖電量。
　　卡式水分儀就是通過以上的原理，對(duì)物質(zhì)中的水分含量進(jìn)行檢測(cè)的，這種方法因使用方法簡單，準(zhǔn)確度高，成為國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法，但這種方法也有局限性，在使用時(shí)一定要注意，以盡量減小誤差