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Technical articles只有在卡爾費休試劑不發生副反應的情況下,卡爾費休水分測定才是一種專屬性的方法。這就是說副反應不能有水生成,樣品也不能消耗或釋放碘單質。大部分副反應(不必要的和干
擾)可以通過合適的方法抑制。重要的干擾物質舉例如下:
7.1. 碳酸鹽,氫氧化物和氧化物
在卡爾費休滴定過程中,會產生甲基磺酸和氫碘酸。雖然這些物質與堿結合,但是仍然會形
成弱酸,和上述化合物反應生成鹽并釋放水分:
Na 2 CO 3 + 2 HI ? 2 NaI + CO 2 + H 2 O
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 ? CaSO 4 + 2 H 2 O
MgO + 2 HI ? MgI 2 + H 2 O
不是所有氧化物都參與酸反應。除了堿性氧化物,堿土金屬氧化物,還有以下物質會
發生反應:Ag 2 O, HgO, MnO 2 , PbO, PbO 2 和 ZnO.
這些物質建議采用加熱爐法測定水分。
7.2. 醛和酮
這兩類化合物會和卡爾費休試劑中甲醇化合,形成縮醛和縮酮,并釋放水分。
醛: RHC=O + 2 CH 3 OH ? Acetal; RHC(OCH 3 ) 2 + H 2 O
酮: R 2 C=O + 2 CH 3 OH ? Ketal; R 2 C(OCH 3 ) 2 + H 2 O
醛類的碳鏈越長反應活性越低。芳香醛比脂肪醛的反應速度更慢。乙醛的反應速度
快,帶來的問題多。但也有例外,甲醛和三氯乙醛不發生縮醛反應,可以直接滴
定。
酮比醛的反應活性低,隨著碳鏈加長,反應活性也降低。丙酮和環己酮的縮酮反應
快。以下酮則被認為不會反應:二異丙基酮、苯甲酮、脫氧二苯乙醇酮、二苯基乙二
酮、二苯乙醇酮、樟腦、茜素、二亞芐基丙酮和二氯四氟丙酮。
.縮醛和縮酮反應也受醇的影響。反應活性隨醇的鏈增長而降低。這就是說甲醇反應
快。
有幾種方式可以防止縮醛或縮酮的形成:
a) 采用卡爾費休試劑
b) 采用無甲醇卡爾費休試劑。用長鏈醇代替甲醇,如2-甲氧基乙醇。
c) 采用不同的反應速率,減緩縮醛或縮酮的形成,使其不干擾滴定。比如在–10 °C下
滴定,這同時也抑制了重亞硫酸鹽加成(參見下一章節)。
對于醛,還有第二種反應-重亞硫酸鹽加成-也會產生干擾。反應過程中消耗水分,
使測得的水分含量太低。
RHC=O + SO 2 + H 2 O + NR ’ ? RHC(OH)SO 3 HNR ’
7.3. 強酸
強酸會和卡爾費休試劑中的甲醇發生反應,釋放出水分:
2 CH 3 OH + H 2 SO 4 ? (CH 3 O)SO 2 + H 2 O
CH 3 OH + HOOCH ? CH 3 O-OCH + H 2 O
在有機酸中,甲酸的酯化反應強烈;醋酸只有部分發生酯化反應。甲醇酯化快。
采用丙醇和2-甲氧基乙醇可以降低反應速率。
強酸同時會降低反應溶液的pH值,使卡爾費休反應無法進行或進程不能令人滿意??梢酝ㄟ^
加入堿(如咪唑)調節溶液的pH值到佳范圍。如果采用這種方法,即使強無機酸
(如H 2 SO 4 或 HNO 3 )也不會發生酯化反應。
7.4. 硅烷醇 / 硅氧烷
末端硅烷醇基團和卡爾費休試劑中的甲醇發生酯化反應釋放水分。所以必須采用無甲醇試劑
測定此類物質。
R 3 SiOH + CH 3 OH ? R 3 SiOCH 3 + H 2 O
7.5. 含硼化合物
硼酸和甲醇發生酯化反應釋放水分:
H 3 BO 3 + 3 CH 3 OH ? B(OCH 3 ) 3 + 3 H 2 O
B 2 O 3 ,偏硼酸(HBO 2 )和硼砂(Na 2 B 4 O 7 )都會發生類似反應。
隨著醇的碳鏈加長,酯化反應速率降低。(甲醇酯化反應速率快)
7.6. 金屬過氧化物
這類樣品會和卡爾費休試劑反應生成水,不能直接滴定。部分可以采用加熱爐方法(只要這
些物質在<250 °C溫度下可以釋放出水分)
7.7. 還原劑
還原劑會和卡爾費休試劑中的碘反應,導致測定的水分含量偏高。
每摩爾以下物質相當于 0.5 摩爾水分:
鐵 (III) 鹽 FeCl 3 x 6 H 2 O + 5.5 I 2 + 6 SO 2 + 6 CH 3 OH ?
FeI 2 + 9 HI + 3 HCl + 6 CH 3 SO 4 H
銅 (II) 鹽 CuCl 2 x 2 H 2 O + 1.5 I 2 + 2 SO 2 + 2 CH 3 OH ?
CuI + 2 HI + 2 HCl + 2 CH 3 SO 4 H
亞硝酸鹽 KNO 2 + 0.5 I 2 + SO 2 + CH 3 OH ? KI + NO +
CH 3 SO 4 H
硫代硫酸鹽 2 Na 2 S 2 O 3 + I 2 ? 2 NaI + Na 2 S 4 O 6
每摩爾以下物質相當于 1 摩爾水分:
抗壞血酸 C 6 H 8 O 6 + I 2 ? C 6 H 6 O 6 + 2 HI
焦亞硫酸鹽 Na 2 S 2 O 5 + I 2 + CH 3 OH ? 2 NaI + SO 2 +
CH 3 SO 4 H
聯胺及其衍生物 2 N 2 H 4 + 2 I 2 ? N 2 H 6 I 2 + N 2 + 2 HI
2 NaI + Se + 3 CH 3 SO 4 H
亞硫酸鹽 Na 2 SO 3 + I 2 + CH 3 OH ? 2 NaI + CH 3 SO 4 H
亞銻酸鹽 Na 2 TeO 3 + I 2 + 3 SO 2 + 3 CH 3 OH ?
2 NaI + Te + 3 CH 3 SO 4 H
錫 (II) 鹽 SnCl 2 x 2 H 2 O + 3 I 2 + 2 SO 2 + 2 CH 3 OH ?
SnI 4 + 2 HI + 2 HCl + 2 CH 3 SO 4 H
每摩爾以下物質相當于 2 摩爾水分:
NaI + AsI 3 + 2 CH 3 SO 4 H
每摩爾以下物質相當于 3 摩爾水分:
2 NaI + AsI 3 + HI + 4 CH 3 SO 4 H
石化產品可能包含干擾物質。添加劑四乙鉛消耗碘,導致結果偏高:
Pb(C 2 H 5 ) 4 + I 2 ? Pb(C 2 H 5 ) 3 I + C 2 H 5 I
硫醇類似,會被碘氧化成二硫化物:
2 RSH + I 2 ? RSSR + 2 HI
鹽類的水分含量可以采用加熱爐法測定。建議按以下步驟測定抗壞血酸和聯胺中的水
分:
樣品溶解在甲醇中,再用碘甲醇溶液滴定。發生氧化反應后,就不再干擾隨后的卡爾費休水
分測定。然后用卡爾費休試劑在同一溶液中進行滴定。所使用甲醇的水分含量必須單獨測
定,并從結果中扣除。
7.8. (強)氧化劑
在卡爾費休反應中,這些物質把碘化物氧化成碘單質,導致測定的水分含量偏低。
7.8 a過氧化二烴,過氧化二酯和單酯會發生反應生成碘。但是,反應緩慢,可以在低
溫下《凍結》。滴定溫度因樣品而異,可以低到–60 °C。
過氧化氫物,-如H 2 O 2 -也會氧化產生碘,但產生等量水分??栙M休滴定不受干
擾。
7.8 b 單質氯和溴也會使碘釋放出來。這種情況下,將過量SO 2 通過樣品。分別把這些
物質還原成氯化物和溴化物,防止干擾測定。
7.8 c 重鉻酸鹽,鉻酸鹽和高錳酸鹽的水分含量采用加熱爐法測定。