فلسفات القياس الأساسية لأجهزة قياس الرطوبة الحجمية والكولومترية
مبدأ القياس لتحديد الرطوبة الحجمية لكارل فيشر
يقوم مقياس الرطوبة الحجمي بحساب محتوى الماء عن طريق قياس حجم كاشف كارل فيشر المستهلك في عملية التفاعل.
تعتمد طريقة كارل فيشر الحجمية لقياس محتوى الماء بشكل أساسي على التفاعل الكهروكيميائي: I2 plus 2eó2I- عندما يتواجد كل من I2 وI- في محلول خلية التفاعل، يستمر التفاعل في وقت واحد عند الأطراف الموجبة والسالبة للأقطاب الكهربائية أي أنه يتم اختزال I2 على أحد القطبين، ويتأكسد I- على القطب الآخر، لذلك يتدفق التيار بين القطبين. إذا كان هناك I- فقط ولكن لا يوجد I2 في المحلول، فلن يتدفق تيار بين القطبين. يحتوي كاشف كارل فيشر على مكونات فعالة مثل البيريدين واليود والتي يمكن أن تتفاعل مع الماء الموجود في المحلول المراد اختباره كما يلي عند قياسه وإسقاطه في خلية التفاعل:
H2O٪ef٪bc٪8bSO2٪ef٪bc٪8bI2٪ef٪bc٪8b3C5H5N٪e2٪86٪922C5H5N٪c2٪b7HI٪ef٪bc٪8bC5H5N٪c2٪b7SO3
C5H5N·SO3 بالإضافة إلى CH3OH → C5H5N·HSO4CH3
C5H5N·HI → C5H5N·H زائد زائد I- يستمر هذا التفاعل في استهلاك الماء وتوليد I-، حتى نهاية معايرة التفاعل، يتم استهلاك الماء. في هذا الوقت، يحتوي المحلول على كمية صغيرة من كاشف كارل فيشر الذي لم يتفاعل، لذا فإن I2 وI- موجودان في وقت واحد. يبدأ المحلول بين قطبي البلاتين في توصيل الكهرباء، ويتم الإشارة إلى نقطة النهاية بواسطة التيار، ويتم إيقاف المعايرة. ومن ثم تتم معايرة محتوى الماء في المحلول عن طريق قياس حجم (سعة) كاشف كارل فيشر المستهلك.
مبدأ القياس بطريقة كارل فيشر الكولومتري (طريقة الكولومتري)
يقوم مقياس الرطوبة الكولومتري بحساب محتوى الماء عن طريق قياس كمية التيار المار خلال عملية التفاعل.
تعتمد الطريقة الكولومترية على إذابة العينة في محلول إلكتروليت يحتوي على كمية معينة من اليود، ويستهلك الماء اليود، ولكن لم تعد تتم معايرة اليود المطلوب بكاشف معاير يحتوي على اليود، ولكن من خلال عملية التحليل الكهربائي، بحيث تتأكسد أيونات اليوديد الموجودة في المحلول إلى اليود عند الأنود: يتفاعل اليود الناتج بواسطة 2I---2e─→I2 مع الماء الموجود في العينة. تتم الإشارة إلى نقطة النهاية باستخدام قطب كهربائي مزدوج من البلاتين. عندما يعود تركيز اليود في المنحل بالكهرباء إلى التركيز الأصلي، أوقف التحليل الكهربائي. ثم وفقًا لقانون فاراداي للتحليل الكهربائي: احسب محتوى الرطوبة في العينة المراد اختبارها.
