체적 수분계와 쿨롱 수분계의 측정 원리
부피 수분 측정기는 반응 중에 소모된 Karl-Fischer 시약의 부피를 측정하여 수분 함량을 계산합니다.
Karl Fischer 체적법으로 수분 함량을 측정할 때 주로 전기화학 반응을 기반으로 합니다. I2+2eó2I- 반응 셀의 용액에 I2와 I-가 동시에 존재할 때 반응은 동시에 진행됩니다. 전극의 양극과 음극, 즉 한쪽 전극에서는 I2가 환원되고 다른 전극에서는 I-가 산화되어 두 전극 사이에 전류가 흐릅니다. 용액에 I-만 있고 I2가 없으면 두 전극 사이에 전류가 흐르지 않습니다. Karl-Fischer 시약에는 피리딘, 요오드와 같은 활성 성분이 포함되어 있습니다. 반응 탱크에 떨어뜨리면 테스트할 용액의 물과 다음과 같은 화학 반응이 일어납니다.
H2O＋SO2＋I2＋3C5H5N→2C5H5N·HI＋C5H5N·SO3
C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3
C5H5N·HI → C5H5N·H++I- 이 반응은 물이 소비되는 반응 적정의 종말점까지 지속적으로 물을 소비하고 I-를 생성하면서 계속됩니다. 이때, 용액 내에 미반응 칼피셔 시약이 미량 존재해야만 I2와 I-가 동시에 존재할 수 있다. 두 백금 전극 사이의 용액은 전기를 전도하기 시작하고 종말점은 전류로 표시되며 적정이 중지됩니다. 따라서 용액의 수분 함량은 소모된 칼피셔 시약의 부피(용량)를 측정하여 보정됩니다.
칼피셔 쿨롱법(coulometric method)의 측정원리
전기량 측정 수분계는 반응 과정을 통과하는 전류를 측정하여 수분 함량을 계산합니다.
전기량법은 일정량의 요오드가 함유된 특수 용매가 들어 있는 전해질에 시료를 용해시킨 후 물이 요오드를 소비한다는 사실에 기초합니다. 그러나 필요한 요오드는 더 이상 보정된 요오드 함유 시약으로 적정되지 않고 전기분해를 통해 적정됩니다. 이 과정에서 용액의 요오드 이온은 양극에서 요오드로 산화됩니다. 2I---2e─→I2 생성된 요오드는 시료의 물과 반응합니다. 그 끝점은 이중 백금 전극으로 표시됩니다. 전해질의 요오드 농도가 원래 농도로 돌아오면 전기분해가 중단됩니다. 그런 다음 패러데이의 전기분해 법칙에 따라 테스트할 샘플의 수분 함량을 계산합니다.
