פילוסופיית המדידה הבסיסית של מדי לחות נפחיים וקולומטריים
עקרון המדידה של קביעת לחות נפחית של קארל פישר
מד הלחות הנפחי מחשב את תכולת המים על ידי מדידת נפח הריאגנט של קארל פישר הנצרך בתהליך התגובה.
השיטה הנפחית של קארל פישר למדידת תכולת המים מבוססת בעיקרה על התגובה האלקטרוכימית: I2 plus 2eó2I- כאשר גם I2 וגם I- קיימים בתמיסת תא התגובה, התגובה מתרחשת בו זמנית בקצה החיובי והשלילי של האלקטרודות. כלומר, I2 מצטמצם באלקטרודה אחת, ו-I- מתחמצן באלקטרודה השנייה, כך שזרם זורם בין שתי האלקטרודות. אם יש רק I- אך אין I2 בתמיסה, לא יזרום זרם בין שתי האלקטרודות. מגיב קרל פישר מכיל מרכיבים יעילים כגון פירידין ויוד, שיכולים להגיב עם המים בתמיסה שתיבדק באופן הבא כאשר הוא נמדד ונפיל לתוך תא התגובה:
H2O＋SO2＋I2＋3C5H5N→2C5H5N·HI＋C5H5N·SO3
C5H5N·SO3 בתוספת CH3OH→C5H5N·HSO4CH3
C5H5N·HI→C5H5N·H פלוס פלוס I- תגובה זו ממשיכה לצרוך מים וליצור I-, עד לסיום טיטרציה של התגובה, המים נצרכים. בשלב זה, לתמיסה יש כמות קטנה של מגיב קרל פישר שלא הגיב, כך ש-I2 ו-I- קיימים בו-זמנית. הפתרון בין שתי אלקטרודות הפלטינה מתחיל להוליך חשמל, ונקודת הסיום מסומנת על ידי הזרם, והטיטרציה מופסקת. תכולת המים בתמיסה מכוילת לפיכך על ידי מדידת נפח הריאגנט שנצרך (הקיבולת) של קארל פישר.
עקרון המדידה של שיטת קרל פישר (שיטה קולומטרית)
מד הלחות הקולומטרי מחשב את תכולת המים על ידי מדידת כמות הזרם העוברת בתהליך התגובה.
השיטה הקולומטרית מבוססת על המסת הדגימה בתמיסת אלקטרוליט המכילה כמות מסוימת של יוד, והמים צורכים יוד, אך את היוד הנדרש כבר לא מטיטר עם מגיב מכויל המכיל יוד, אלא בתהליך האלקטרוליזה, כך יוני היוד בתמיסה מתחמצנים ליוד באנודה: היוד המיוצר על ידי 2I---2e─→I2 מגיב עם המים בדגימה. נקודת הסיום מסומנת באמצעות אלקטרודת פלטינה כפולה. כאשר ריכוז היוד באלקטרוליט חוזר לריכוז המקורי, יש להפסיק את האלקטרוליזה. ואז לפי חוק האלקטרוליזה של פאראדיי: חשב את תכולת הלחות של הדגימה שתיבדק.
