Zasada kulometrycznego analizatora wilgoci Karla Fischera
1. W 1935 roku Karl Fischer po raz pierwszy zaproponował metodę pomiaru wilgoci metodą analizy wolumetrycznej, którą jest metoda wizualna w dokumencie GB6283 „Oznaczanie zawartości wilgoci w produktach chemicznych”. Metodą wizualną można określić jedynie zawartość wody w bezbarwnych substancjach płynnych. Później rozwinęła się w metodę elektryczną. Wraz z rozwojem nauki i techniki połączono kulombometr i metodę wolumetryczną, aby uruchomić metodę kulombowską. Ta metoda jest metodą testową opisaną w dokumencie GB7600 „Oznaczanie zawartości wilgoci w oleju transformatorowym podczas pracy (metoda kulometryczna)”. Klasyfikacyjna metoda wizualna i metoda elektryczna są wspólnie określane jako metoda pojemnościowa. Metoda Karla Fischera dzieli się na dwie metody: metodę wolumetryczną Karla Fischera i metodę Karla Fischera Coulomba. Obie metody są w wielu krajach uznawane za standardowe metody analityczne do kalibracji innych metod analitycznych i przyrządów pomiarowych.
2. Metoda Karla Fischera Coulomba jest elektrochemiczną metodą oznaczania wilgotności. Zasada jest taka, że gdy odczynnik Karla Fischera w ogniwie elektrolitycznym instrumentu osiągnie równowagę, wstrzyknij próbkę zawierającą wodę, reakcję redoks żeń-szenia wodnego, jodu i dwutlenku siarki, w obecności pirydyny i metanolu, wygeneruj jododan pirydyniowy i pirydyniowy metylosiarczan, zużyty jod jest elektrolizowany na anodzie, dzięki czemu reakcja utleniania-redukcji trwa aż do całkowitego wyczerpania wody. Zgodnie z prawem elektrolizy Faradaya, jod wytwarzany podczas elektrolizy jest proporcjonalny do energii elektrycznej zużywanej podczas elektrolizy. Reakcja jest następująca:
H2O plus I2 plus SO2 plus 3C5H5N→2C5H5N?HI plus C5H5N?SO3
C5H5N=SO3 plus CH3OH→C5H5N=HSO4CH3
Podczas elektrolizy reakcja elektrody przebiega następująco:
Anoda: 2I--2e→I2
Katoda: I2 plus 2e→2I-
2H plus plus 2e→H2↑
Z powyższej reakcji widać, że 1 mol jodu utlenia 1 mol dwutlenku siarki i wymaga 1 mola wody. Dlatego jest to równoważna reakcja 1 mola jodu i 1 mola wody, to znaczy energia elektryczna potrzebna do elektrolizy jodu jest równoważna energii elektrycznej potrzebnej do elektrolizy wody. Elektroliza 1 mola jodu wymaga 2 × 96493 kulombów energii elektrycznej, a elektroliza 1 milimola wody wymaga 96493 miliokulombów energii elektrycznej.
