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卡爾-費雪滴定 (Karl Fischer Titration) 卡爾-費雪滴定 (Karl Fischer Titration) 是檢測物質所含微量水分的方法，卡爾∙費雪博士於 1935 年發表於 Angewandte Chemie 期刊，利用碘、二氧化硫與水進行氧化還原反應來偵測水的含量。此滴定法可應用在多種類的固體、有機液體的水分檢測，因此目前在工業界中檢測微量水分的方法都是利用此法。反應需在非極性的溶劑中進行，不可以在酸性或鹼性溶劑中，其主要反應式為式一。1,2 I2 + SO2 + 2H2O → 2HI +H2SO4 （式一） 而碘對水的化學計量會受到溶劑中的酸鹼影響，會由 1:2 變成 1:1，因此卡爾∙費雪博士為了穩定其劑量比及促使反應的平衡向右移動，在反應系統裡加入了吡啶 (pyridine) 做為緩衝以及使用無水甲醇作為反應溶劑。大量的吡啶可與碘及二氧化硫形成鹽類再與水進行反應，得到吡啶∙碘錯合物 (Pyridium iodide, C5H5N∙HI)、亞硫酸吡啶鹽 (Pyridium sulfite, C5H5N+∙SO–3)（式二）。 C5H5N∙I2 +C5H5N∙SO2 +C5H5N +H2O → 2C5H5N∙HI+C5H5N+∙SO–3 （式二） 而式二生成的亞硫酸吡啶鹽，也會與作為溶劑的甲醇及滴定目標-水發生反應（式三、式四）。 C5H5N+∙SO–3
+ CH3OH →C5H5N(H)SO4CH3 （式三） 雖然亞硫酸吡啶鹽會與吡啶∙碘錯合物產生競爭效果而影響滴定的計算，但幸好作為溶劑甲醇也可以與亞硫酸吡啶鹽產生反應；在反應中，溶劑的分子數量遠大於水的分子數，因此在亞硫酸吡啶鹽生成時，甲醇便可以將其消耗掉維持滴定反應的平衡性。此時化學計量 (stoichiometry) 便可維持在碘與水的比例為 1:1。 目前所使用的滴定偵測方法主要有兩種，容量法 (Volumetric titration) 及庫倫法 (Coulometric titration)。在容量法中，所使用的試劑就如同上述一樣，並利用顏色變化會由透明變為咖啡色來判斷滴定終點。庫倫法則是依電量改變測量滴定終點，因此不使用碘 (I2)，而是使用碘化鉀 (KI) 作為碘離子的來源。 由於吡啶的味道不佳及毒性考量，近代所使用的卡爾-費雪試劑是經過改良，使用咪唑 (imidazole) 取代吡啶作為反應的緩衝試劑。3而反應的溶劑也可以有所改變，除了使用甲醇之外，也可針對待測物的性質使用其他的溶劑，如氯仿、甲醛等等。其他會影響卡爾-費雪滴定的因素還有若待測物為酮類或羧酸類樣品，則會與溶劑甲醇發生反應，產生水而增加水含量（式五）。 R2C═O + 2CH3OH → R2(OCH3)2 +H2O （式五） 因此若有需要偵測此類樣品時，溶劑可以更換成反應性較差的其他醇類溶劑。在商業的應用中，儀器的供應商會針對偵測樣品的需求提供適合的檢測方法，而試劑的供應商會針對不同類型的樣品開發適合的溶劑，所以只要慎選溶劑便可以降低誤差影響而得到準確的數值。  圖一、卡氏水份儀 （來源：參考資料4） 參考文獻
使用 卡爾費雪滴定法測定水份原則：卡爾費雪滴定法是一種用於許多物質的參考方法，也是一種化學分析 ，甲醇氫氧化物溶液中的碘，對二氧化硫所進行的氧化，是此滴定法依據的基礎。 原則上會發生以下的化學反應，即 H2O + I2 + SO2 + CH3OH + 3RN -> [RNH]SO4CH3 + 2[RNH]I 能以容積式或庫侖式方法來執行滴定。
應用：卡爾費雪滴定法是一種水份特有的水份測定法，適用於高含水量的樣品 (滴定分析法)，以及 ppm 範圍含水量的樣品 (庫侖法)。 此方法原本是針對非水成液所開發，但如果固體為可溶性，或固體中的水份，可藉由燃氣流加熱或萃取方式除去，則也適用於固體。 優點：準確的參考方法，庫侖法也適用於微量分析和水份偵測。 限制：工作方法必須適應該特定樣品。 Karl Fischer titration is a commonly used method to determine the amount of water content in a sample. The water quantification method is based on the reaction between the oxidation of sulfur dioxide and iodine, where water and iodine are consumed in the Karl Fischer reaction exactly in a 1:1 ratio. The amount of water present in the sample is calculated from the amount of iodine consumed. Our Fisher Chemical™ Aqualine™ Karl Fischer Reagents portfolio is designed to meet the needs of the analytical chemist by providing accurate water content determination using volumetric or coulometric titration with unique benefits. Aqualine coulometric range: for low water content at ppm levelFisher Chemical Aqualine coulometric reagents are ideal for use in coulometric Karl Fischer titrations for detecting low concentrations of water. Our Aqualine anolyte and catholyte solutions have been reformulated to offer better performance. The improved formulation increases both the speed and accuracy of titration when determining water content at the microgram level. Highlights:
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卡爾費雪法原理
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