温度滴定水分分析法

互联网2014-10-21

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温度水分分析法
――比KF更优越的方法
用酸催化的2,2-二甲氧基丙烷（DMP）作试剂进行的水分的温度滴定法是一种比传统的卡尔费希尔（KF）方法更优越的滴定法。与KF试剂相比，DMP具有稳定性、低毒性，并可应用于更广范围的滴定实验。
1.简介
当加入酸的催化后，2,2-二甲氧基丙烷（DMP）会与水立即作用发生很强的吸热反应，反应公式如下：
H+
CH3C(OCH3)2CH3 + H2O → CH3COCH3 + 2 CH3OH
该反应是DMP试剂测定各种物质中水分的滴定测量基础。与自从1935 年就开始被采用的传统的卡尔费希尔(KF)方法相比，运用DMP的温度滴定法在下列方面具有优势：
1、毒性：DMP毒性很低，KF试剂含有嘧啶（或其它含氮有机化物）、碘、和二氧化硫
2、稳定性：DMP特别稳定性。每次滴定之前不需标定。 KF 试剂本身不稳定，需要频繁的重复标定，并且贮存的时候需要特别的注意。
3、多功能性：使用DMP试剂的温度滴定可运用于KF试剂不能使用的试样范围，或容易受到干扰的试样范围。例如强酸、含胺的、硫化合物，或者氧化还原剂。
4、传感器：温度滴定仪配用一个敏感而强劲的热敏电阻，它不受阻塞或者污物的影响。
5、废物的处理：通常不受严格准则的限制.
2.方法和仪器
2.1仪器：
所有的测定都是由位于美国费城的F.A.C.T.S公司生产的FACTS(全自动计算机控制滴定系统)完成的。该滴定仪配有一个热敏电阻传感器和一块温度滴定板，控制板主要由一条惠斯通电桥组成。滴定在一个绝缘带有磁力地搅动的容器中完成，和KF滴定仪不同的是，SANDA FACTS滴定平台可用于数百种不同的温度、电位、电导和光度的滴定应用。
2.2方法概述：
被测的样品被溶解在一个合适的极性物质中，主要是象氰化甲烷那样的无水溶剂( 在校准的过程中需要测定溶剂空白)。非酸性的样品被少而适量的特定酸酸化，例如甲磺酸（MSA）。滴定终点可从滴定温度曲线的二阶导数上上获得。测定的时间大约需要30秒到2 分钟。
2.3校准：
滴定剂由一个商业的标准校准，#34813 测水试剂(Riedel de Haën)，该标准通常用于标准化卡尔•费希尔（KF）试剂。试剂包含5.00 ±0.02mgH2O/ml。测水试剂的10次滴定结果未5.015 ± 0.005(1 s) mgH2O/ml。用DMP作滴定剂滴定，并作典型滴定曲线，如图1所示。

Figure 1. Thermometric Determination of Sample Moisture with DMP as Titrant
图1. 用DMP作滴定剂的含湿样品的温度测定
2.4应用
这里叙述的应用举例说明了温度DMP 方法与卡尔•费希尔方法明显的区别。样品可以是商用试剂，也由感兴趣公司提供。
2.4.1浓酸中的水含量
2.4.1.1磷酸；85% (Aldrich)
滴定编号 H2O% H3PO4, %
1 14.92 85.08
2 14.95 85.05
3 14.91 85.09
4 15.13 84.87
均值 14.98 85.02
2.4.1.2浓硝酸：（Baker：68-71%）
滴定编号 H2O% HNO3 %
1 30.69 69.31
2 30.72 69.28
3 31.12 68.88
4 30.85 69.15
均值 30.85 69.15
2.4.1.3.发烟硝酸，97%
滴定编号 H2O%
1 1.67
2 1.52
3 1.36
4 1.52
5 1.52
6 1.36
均值 1.49
其他应用也已经被证明，其中包括浓硫酸和硝酸混合物。
2.4.1.4硫醇中的水
分析了三类不同的硫醇。硫醇在氰化甲烷里不容易混合，但可以被分散在异丙醇中。
样品 H2O%
1A 0.42
1B 0.41
2A 0.23
2B 0.20
3A 0.62
3B 0.58
2.4.1.5含生物碱的植物叶中的水
像生物碱那样的含氮化合物会干扰KF的化学性质，并且可能给出错误的结果。
样品 H2O %
1A 1.8
1B 1.9
1C 1.9
2A 14.3
2B 14.8
2C 15.0
2.4.1.6二甲基亚砜中的水
二甲基亚砜(DMSO)吸湿性很强，新开瓶的标准试样比从使用过的瓶子里取出的试样更易吸水。有关报道称通过KF方法滴定的DMSO里的水含量，其结果是另人置疑。
样品 H2O%
Fresh (aliquot 1) 0.11
Fresh (aliquot 2) 0.11
Used (aliquot 1) 4.67
Used (aliquot 2) 4.66
2.4.1.7 VP聚合物中的水
滴定编号 H2O%
1 2.24
2 2.24
3 2.24
3.其它方面的应用
温度DMP滴定分析方法同时也成功地应用在其它各种的材料滴定分析中，如下所示：
食品：砂糖、巧克力，橙汁，苹果酒，乳酪，人造黄油
聚合物和聚合物前体：尼龙、三聚氰胺、已内酰胺、多羟基化合物
有机物：醛和酮，脂族胺，氯化烃，酚类化合物，清洁剂
医药品：阿斯匹林，抗坏血酸维生素C。
氧化剂：过氧化氢，有机的过氧化物
汽车的油液：电动机油(新的和旧的) ，刹车液，自动变速传动液，液体石蜡
矿物质和催化剂：矾土，碳黑。

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