費休氏水份培訓演示文稿

費休氏水份培訓演示文稿第一頁，共五十九頁。優(yōu)選費休氏水份培訓第二頁，共五十九頁。水分測定的意義產(chǎn)品中水分的含量異常會嚴重地影響產(chǎn)品的質量和使用效果。因此，對產(chǎn)品中的水分進行檢查并控制其限度非常重要。例如：藥品、日用品、食品中所含水分過高會影響其穩(wěn)定性、理化性狀、及使用效果和保質期,化學試劑中所含水分過多會影響其化學特性等。

第三頁，共五十九頁。一、KarlFischer滴定基本理論

卡爾·費休法簡稱費休法，是1935年卡爾·費休(KarlFjscher)提出的測定水分的容量分析方法。費休法是測定物質水分的各類化學方法中，對水最為專一、最為準確的方法。雖屬經(jīng)典方法但經(jīng)過近年改進，提高了準確度，擴大了測量范圍，已被列為許多物質中水分測定的標準方法。

KarlFischer

1901-1958第四頁，共五十九頁。一、KarlFischer滴定基本理論

1.費休氏法化學反應原理化學反應I2

+SO2+H2O

2HI+SO3ˉ吡啶存在時無水吡啶能定量地吸收HI和SO3ˉ，生成氫碘酸吡啶和亞硫酸吡啶。C5H5N·I2+C5H5N·SO2+C5H5N+H2O2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

第五頁，共五十九頁。一、KarlFischer滴定基本理論亞硫酸吡啶不穩(wěn)定，能與水發(fā)生副反應，消耗一部分水，因而干擾測定。如下反應：C5H5N·SO3+H2OC5H5NHSO4H加入無水甲醇避免了上述副反應的發(fā)生。C5H5N·SO3+CH3OHC5H5NHSO4CH3綜上總的反應式:C5H5N?I2+C5H5N?SO2+C5H5N+CH3OH+H2O2C5H5N?HI+C5H5N?HSO4CH3第六頁，共五十九頁。一、

KarlFischer滴定基本理論2.費休氏水分測定電化學反應原理

永停法原理：在反應溶液中插入雙鉑電極,在兩電極之間加上一固定的電壓，若溶劑中有水存在時，則溶液中不會有電對存在，溶液不導電，當反應到達終點時，溶液中存在I2和I-電對，2I-=I2+2e,此時電極上發(fā)生電極反應而去極化，溶液導電，電流值突然增大至一設定值并穩(wěn)定，即為終點。第七頁，共五十九頁。一、

KarlFischer滴定基本理論3.卡氏試劑基本組成碘I2二氧化硫SO2溶劑甲醇有機堿吡啶（咪唑）第八頁，共五十九頁。一、

KarlFischer滴定基本理論4.PH影響第九頁，共五十九頁。一、

KarlFischer滴定基本理論4.PH影響從上圖中我們可以看出KF反應速率在5.5到8之間達到最大值并且其相對穩(wěn)定，當PH值超過8.5以后由于副反應的發(fā)生反應速率又會上升。為什么反應速率會隨PH值的變化而變化呢？一種對PH值和反應速率之間關系的解釋是,不是二氧化硫本身在水的影響下被碘氧化,而是二氧化硫先和甲醇生成的CH3OSO2-:2CH3OH+SO2→CH3OH2++CH3OSO2-溶液的PH值越高,就會形成越多的甲基亞硫酸鹽,所以反應速度也就更快.在PH值為5.5到8的范圍內(nèi),所有的二氧化硫都會形成甲基亞硫酸鹽:反應有最大的速率.但是由于碘和氫氧化物離子及甲基離子的副反應,在PH值為8.5時反應速率又會上升;但這樣會消耗更多的碘而造成滴定結果的波動.第十頁，共五十九頁。一、

KarlFischer滴定基本理論

5.溶劑及副反應

無水甲醇作為樣品的溶解劑，適用范圍很廣。一般的有機化合物、飽和或不飽和的碳氫化合物以及一般的無機化合物、酸性氧化物、部分有機和無機的鹽都能適用。但是部分酮和醛類樣品不能用甲醇反應。如發(fā)現(xiàn)反應不能中斷，無終點，反應連續(xù)進行時，應該考慮到是否有副反應這個問題。當產(chǎn)生副反應時，其實只需要幾分鐘的反應，卻一直進行。此時可用乙二醇甲醚代替甲醇，可得更為恒定的滴定體積，而且可在不使用任何專門技術下測定某些酮和醛類化工產(chǎn)品的水分。

PH值過高、樣品堿性過高等，也會引起副反應，即連續(xù)反應，而無終點出現(xiàn)。此時，PH值過高可用緩沖溶液調(diào)節(jié)PH值，堿性過高加入甲苯酸、水楊酶，可緩和堿性溶液，但不能用醋酸。

第十一頁，共五十九頁。二、KF滴定的優(yōu)越性及其特點1.KF滴定的優(yōu)越性(與其它幾種水分測定比較)卡氏水分測定法干燥失重（常壓、減壓）甲苯法（中藥）應用廣泛（適用于多種有機物和無機物，還包括遇熱易破壞的藥品）烘箱干燥（對熱較穩(wěn)定藥品）減壓干燥（使用對熱較不穩(wěn)定或水分較難除盡的）含揮發(fā)性成分藥品適合于ppm級至100％水含量100％水含量100％水含量檢測快速檢測時間長檢測時間長操作簡易結果準確操作簡單，但精密度準確度不夠高操作存在甲苯用量大，毒性大不受地方限制受地方限制受地方限制第十二頁，共五十九頁。二、KF滴定的優(yōu)越性及其特點(1)試劑對水的作用靈敏性和專一性高，是較理想的水分測定方法。(2)適用于遇熱易分解的物質或含有揮發(fā)性成分的供試品的水分測定。(3)費休氏試劑本身可以作為指示劑，也可用永停滴定法指示終點。2.KF滴定的特點第十三頁，共五十九頁。二、KF滴定的優(yōu)越性及其特點(4)屬于非水溶液的氧化還原滴定方法，所以具有與碘可以發(fā)生反應的物質不適用本法。(5)受空氣濕度的影響較大，因此空氣濕度大和陰雨天氣不宜進行。（注意控制溫濕度）第十四頁，共五十九頁。三.滴定劑的標定定量基礎：在KF法測定水分含量過程中，碘與水以固定的化學計量數(shù)1：1進行反應在進行實驗前要先確定滴定劑中碘的濃度，即應對滴定劑進行標定。每次滴定前都要進行標定，并且經(jīng)過一定的時間后，也應進行重新標定。只有準確知道我們所使用的KF試劑的濃度后，我們才能由消耗滴定劑的體積和稱樣量求出樣品的含水量。第十五頁，共五十九頁。三.滴定劑的標定影響卡爾費休試劑濃度變化的主要有以下幾個原因：滴定劑的化學穩(wěn)定性很低，其中的碘和二氧化硫都是很活潑的物質，容易和其它物質發(fā)生發(fā)應。滴定劑一有機會就會吸收空氣中的水分而使自己的濃度降低，因為其中的甲醇吸水性極強。因為溶劑中90%的物質為甲醇或乙醇，所以KF試劑中醇的密度對溫度的變化很敏感，溫度的一點升高將引起試劑濃度的急劇下降，溫度生高1攝氏度，可以使?jié)舛认陆?.1%。即使裝試劑的容器密封程度非常好，試劑中各組分間仍可能發(fā)生反應。第十六頁，共五十九頁。三.滴定劑的標定二水合酒石酸鈉標定

其是KF試劑的滴定一級標準物，在正常條件下，該物質含有15.66%的水，很穩(wěn)定而且不吸水也不失水。但是二水合酒石酸鈉在甲醇中只能緩慢溶解且溶解度很小，所以使用前應把它研成很細的粉末，在滴定前應混合2～3分鐘（保證完全溶解），每40ml甲醇可溶解140mg二水合酒石酸鈉（室溫）。注意經(jīng)常更換溶劑標準水溶液標定

精密稱定水標準品1.0到1.5克，用反稱量法確定其質量，滴定至終點。所用水標準品的量一般以消耗2到5毫升卡氏液較合適去離子水標定

用去離子水標定滴定劑濃度需要大量的練習和精確的實驗操作以獲得重復的精確的結果。由于使用去離子水量非常小（10μl～20μl），偶然誤差較大。因此推薦酒石酸二鈉或水標準來標定滴定液的濃度。第十七頁，共五十九頁。四.滴定方法直接容量滴定法測量范圍：按取樣量的大小可以測量1毫克到100%范圍內(nèi)的含水量。根據(jù)滴定容器大小的不同，可以在其中加入20到200毫升的甲醇。甲醇是含有水分的，所以我們要先用KF試劑進行預滴定，讓其達到一個穩(wěn)定的值。然后再用這種“干燥”了的甲醇做工作介質和溶劑。將樣品加入到“干燥”了的甲醇中，其滴定方法和預滴定的方法一樣。樣品的含水量可以通過KF試劑的消耗量計算得到。當?shù)谝粋€樣品滴定完之后，第二個樣品可以直接加進去，反應杯中的溶液可以反復應用。當然，被測的樣品相互之間不能發(fā)生反應。算樣品含量的公式為：

說明：VKF：卡氏液的消耗體積

Titer：滴定度M樣品：樣品重量第十八頁，共五十九頁。四.滴定方法間接容量滴定法（回滴定法）測量范圍：按取樣量的大小可以測量1毫克到100%范圍內(nèi)的含水量。當用直接滴定法反應太慢時，我們用回滴定法。這種方法是在樣品中加入過量的KF試劑，經(jīng)過一個比較短的時間后，我們用含水量為5mg/mL的甲醇溶液回滴。但是，這種方法也有其不足處。第一，它需要更多的設備和更多的試劑，并且每種試劑都需要進行標定。比較此種方法的優(yōu)缺點，我們可以總結出：除非必須使用，一般我們不選用它。但是美、英、日三國藥典均有收載剩余滴定法，由于剩余滴定法可避免供試品直接滴定時可能遇到的如結晶水釋放緩慢的困難，因此在國外應用很普遍。第十九頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法容量法KF滴定步驟:在滴定杯中加入溶劑（甲醇）用KF試劑預滴定溶劑中水分加入樣品用KF試劑滴定樣品中水分第二十頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法容量法卡氏試劑單組分試劑:滴定劑含碘,SO2,緩沖液和醇類工作介質僅含甲醇/乙醇缺點:在密封的瓶中，滴定度每年下降5％!第二十一頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法容量法卡氏試劑雙組分試劑:滴定劑含碘,甲醇溶劑含有甲醇,緩沖液,SO2優(yōu)點:溶劑pH最佳→反應快速/滴定度非常穩(wěn)定第二十二頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法KF滴定如何選擇試劑？單組分試劑工作介質溶解甲醇醇類，有機堿，SO2，碘單質優(yōu)點:可加入大比例的助溶劑缺點:密封的瓶中，滴定度每年下降5％第二十三頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法雙組分試劑工作介質溶解甲醇或乙醇，有機堿，SO2甲醇或乙醇，碘優(yōu)點:穩(wěn)定的滴定度反應快速缺點:水容量有限

第二十四頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法庫侖法KF滴定電流相當于定量管陽極氧化碘離子產(chǎn)生碘單質當過量少量碘單質，發(fā)生電流立即停止雙鉑電極指示終點第二十五頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法庫侖法試劑水容量不超過1000mg(100mL卡氏試劑)陽極和陰極試劑復合試劑酮類專用試劑第二十六頁，共五十九頁。

五、容量法VS庫侖法應用范圍容量法應用范圍：0.1%—100%根據(jù)樣品量庫侖法應用范圍：0.001%—1%（10μg—200mg絕對含水量），主要為液體和氣體第二十七頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法容量法將待測樣品先溶解于無水甲醇中，用費休氏試液滴定，當樣品溶液中的水分消耗完畢，過量的用費休氏試液可以指示終點：顏色有淡黃→淺紅棕色，或永停滴定法。用于常量和半微量水分測定。庫侖法滴定劑（費休氏試液）中是不含有碘的，而是雙鉑電極在含碘離子的陽極電解液中電解產(chǎn)生。當所有的水消耗完畢，就會在電極上有過量的碘產(chǎn)生，永停滴定儀指示終點到達。主要用于微量水分的測定，因此，庫侖滴定法在藥品水分測定中較少應用。特點比較第二十八頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法漂移KF試劑恒定消耗量目標:穩(wěn)定且低的數(shù)值最佳:容量法<10μL/min庫侖法2...10μg/min對結果的影響→漂移校正第二十九頁，共五十九頁。五、容量法VS庫侖法漂移起始漂移→開始滴定允許的漂移值停止漂移絕對漂移→輸入的數(shù)值即停止漂移相對漂移→輸入的數(shù)值加上起始漂移即停止漂移第三十頁，共五十九頁。六.滴定參數(shù)第三十一頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題常見問題分類...安裝過程滴定度測定過程樣品處理過程庫侖法常見故障信息卡氏加熱爐注意事項校驗試劑第三十二頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理加入新的溶劑后，漂移值太高說明測定杯沒有完全密封

→濕氣進入測定杯必須檢查(如有需要，及時更換):所有連接部件進樣墊O-型圈分子篩第三十三頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題干燥管中的分子篩為了防止試劑受潮,需要在試劑瓶上裝分子篩(0.3nm)干燥管。使用后的分子篩可在200-300℃的烘箱中再生(24小時)后重復使用。干燥管中的分子篩至少每兩星期需更換一次。第三十四頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理漂移值太高(滴定結束后)樣品沒有完全溶解→繼續(xù)釋放水分加長萃取時間需要進行輔助樣品處理第三十五頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理樣品與試劑發(fā)生反應→副反應釋放水分專用試劑在低溫下滴定，抑制副反應卡氏爐方法萃取方法第三十六頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理樣品改變了溶劑的pH值pH太低:可選擇咪唑調(diào)節(jié)溶劑pHpH太高:可選擇水楊酸或苯甲酸調(diào)節(jié)溶劑pH第三十七頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理滴定無法結束時應該怎么做?正在發(fā)生副反應

→避免發(fā)生副反應滴定杯沒有完全密封

→檢查進樣墊，O型圈和分子篩指示電極被污染物包裹

→清潔電極（可用適當溶劑清洗,或用HNO3浸泡，然后用水或乙醇沖洗干凈后晾干）第三十八頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理樣品沒有完全溶解采用助溶劑溶劑比例樣品甲酰胺Max.50%KFVMax.20%KFC糖類，鹽氯仿Max.70%Max.30%油類，脂肪長鏈醇Max.50%Max.30%油類，脂肪二甲苯，甲苯Max.70%Max.30%含瀝青質的原油第三十九頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理提高溫度滴定→40°C/50°C蔬菜樣品，鹽類，脂肪，食品→65°C(煮沸，回流)烘烤咖啡，皮革第四十頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理采用均質器蔬菜樣品，含膠質樣品，藥片優(yōu)點:可有效替代鹵化助溶劑第四十一頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理采用機械處理樣品研磨→必須注意易吸潮樣品及潮濕樣品→如有必要可使用手套箱實驗室研磨器→最好帶冷卻系統(tǒng)第四十二頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理過滴定導致錯誤的結果→

清潔鉑電極→檢查防擴散閥→滴定參數(shù)設置乙醇基試劑甲醇基試劑極化電流Ipol20μA50μA終點電位EP500mV250mV第四十三頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理→更換工作介質→增加攪拌速度→液面是否沒過鉑電極？→是否選擇正確的試劑？第四十四頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理結果平行性差原因解決方法樣品量太小(稱量誤差)加大樣品量消耗滴定劑體積太小更換定量管;選擇滴定度低的卡氏試劑樣品不均勻加大樣品量;測定前充分均化樣品第四十五頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理原因解決方法樣品沒有完全溶解減少樣品量或選擇合適的助溶劑樣品粘到杯壁上輕輕搖動杯子過滴定見上述過滴定處理方法第四十六頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理測定結果偏高原因解決方法副反應樣品易吸潮注意樣品的準備和儲存;動作快速樣品不均勻加大樣品量;測定前充分均化樣品滴定度變化重新標定滴定度第四十七頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理原因解決方法過滴定管路中有氣泡執(zhí)行“準備”命令，潤洗整個流路管路連接不緊密檢查管路接頭;檢查管路中是否有結晶？第四十八頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理測定結果偏低原因解決方法副反應樣品沒有完全溶解加助溶劑,均質器,提高溫度,研磨樣品不均勻加大樣品量;測定前充分均化樣品樣品制備方法不合適第四十九頁，共五十九頁。七.卡爾費休滴定法常見問題樣品處理原因解決方法滴定度錯誤重新測定滴定度滴定提早結束降低停止漂移值;選擇相對漂移樣品制備過程水分損失注意樣品的準備和儲存;動作快速第五十頁，共五十九頁。八.卡氏加熱爐技術第五十一頁，共五十九頁。八.卡氏加熱爐技術什么樣品適合用卡氏爐進行測定在高溫下才能釋放出水分的樣品，在常規(guī)的卡爾費休試劑中不能溶解的樣品。與卡爾費休試劑存在副反應，要避面直接接觸，但這要保證樣品在高溫下不會分解或釋放出能與試劑發(fā)生反應的化學物質。載氣應盡量使用干燥的氮氣，因為在加熱的過程中，有些化合物可能發(fā)生氧化。第五十二頁，共五十九頁