カールフィッシャー電量水分計の原理
1. 1935 年に、カールフィッシャーは、GB6283「化学製品中の水分含有量の測定」において、視覚的方法である体積分析による水分測定方法を初めて提案しました。 目視による方法では、無色の液体物質の水分含有量しか測定できません。 その後、電気方式に発展しました。 科学技術の発展に伴い、クーロン計と体積法を組み合わせたクーロン法が誕生しました。 この方法は、GB7600「動作中の変圧器油の水分含有量の測定 (電量法)」の試験方法です。 分類視覚方式と電気方式を総称して容量方式といいます。 カールフィッシャー法には、カールフィッシャー容積法とカーロンフィッシャークーロン法の 2 つの方法があります。 どちらの方法も、他の分析方法や測定機器を校正するために、多くの国で標準分析方法として指定されています。
2. カールフィッシャー クーロン法は、水分を測定するための電気化学的方法です。 原理は、装置の電解セル内のカールフィッシャー試薬が平衡に達すると、水を含むサンプルを注入し、ピリジンとメタノールの存在下で水参、ヨウ素、二酸化硫黄の酸化還元反応が起こり、ヨウ素酸ピリジニウムが生成され、メチル硫酸ピリジニウムが生成し、消費されたヨウ素はアノードで電気分解されるため、水が完全になくなるまで酸化還元反応が続きます。 ファラデーの電気分解の法則によれば、電気分解によって生成されるヨウ素は、電気分解中に消費される電力に比例します。 反応は次のとおりです。
H2O プラス I2 プラス SO2 プラス 3C5H5N→2C5H5N?HI プラス C5H5N?SO3
C5H5N?SO3プラスCH3OH→C5H5N?HSO4CH3
電気分解中の電極反応は次のとおりです。
アノード: 2I--2e→I2
カソード：I2プラス2e→2I-
2Hプラスプラス2e→H2↑
上記の反応から、1 モルのヨウ素が 1 モルの二酸化硫黄を酸化し、1 モルの水を必要とすることがわかります。 したがって、ヨウ素1モルと水1モルの等価反応となり、ヨウ素を電気分解する電力と水を電気分解する電力が等価となります。 1 モルのヨウ素の電気分解には 2 × 96493 クーロンの電気が必要で、1 ミリモルの水の電気分解には 96493 ミリクーロンの電気が必要です。
