利用費氏滴定法（ Karl Fischer titration ）進行無色檢品的滴定，其達滴定終點時呈現何種顏色？

本題觀念：

本題考查費氏滴定法（Karl Fischer Titration） 的基本原理，特別是視覺滴定終點（Visual Endpoint） 的判定。

費氏滴定法是藥典中測定水分含量的標準方法，利用碘（$I_2$）在有水存在時氧化二氧化硫（$SO_2$）的定量反應。 反應式簡化如下： $H_2O + I_2 + SO_2 + R'OH + 3RN \rightarrow (RNH)SO_4R' + 2(RNH)I$ （其中 $RN$ 為有機鹼，$R'OH$ 為醇類溶劑，通常為甲醇）

在此反應中，碘（$I_2$） 是有顏色的（紅棕色/琥珀色），而反應產物碘離子（$I^-$） 與二氧化硫的衍生物在甲醇溶液中通常呈現淡黃色或無色。

選項分析

• A. 深藍 (Dark Blue)：
  • 這通常是碘量法（Iodometry） 中使用澱粉指示劑（Starch indicator） 時的終點顏色。
  • 但在費氏滴定中，溶劑系統通常為無水甲醇（非水相），且費氏試劑本身即具指示作用，一般不添加澱粉指示劑。因此不選。
• B. 墨綠 (Dark Green)：
  • 這不是碘或其離子在費氏滴定溶劑中的典型顏色。不選。
• C. 淡黃 (Pale Yellow)：
  • 這是滴定進行中或滴定前（廢液）的常見顏色。
  • 在滴定過程中，加入的碘會迅速被水消耗轉化為碘離子，此時溶液主要呈現試劑中其他成分（如吡啶/咪唑衍生物或 $SO_2$）的背景顏色，通常為淡黃色（Canary yellow）。
  • 淡黃色代表水尚未被完全反應，因此不是終點顏色。
• D. 琥珀 (Amber)：
  • 正確選項。
  • 當檢品中的水分被完全消耗後，繼續加入的費氏試劑中的碘（$I_2$） 無法再與水反應，會以游離態累積在溶液中。
  • 微過量的碘在甲醇溶液中呈現琥珀色（Amber） 或紅棕色（Reddish-brown）。
  • 因此，視覺判定的終點定義為：溶液顏色由淡黃色轉變為琥珀色，且顏色能持續一段時間（通常為30秒以上）不消失。

答案解析

費氏滴定法利用碘氧化二氧化硫的反應來消耗水分。在滴定過程中，滴定液（含碘，深褐色）滴入後，碘與水反應生成無色/淡黃色的碘離子。當溶液中的水分全部反應完畢，多餘的一滴滴定液會使溶液中出現游離碘。游離碘在無色檢品溶液中呈現明顯的琥珀色（Amber color）。因此，視覺滴定終點應觀察到溶液轉變為琥珀色。

故本題答案為 (D) 琥珀。

核心知識點

1. 費氏滴定法 (Karl Fischer Titration)：專用於測定物質中的水分（Water content）。
2. 試劑組成：
   • 碘 ($I_2$)：氧化劑，亦作為指示劑。
   • 二氧化硫 ($SO_2$)：還原劑。
   • 鹼 (Base)：早期用吡啶 (Pyridine)，現多改用咪唑 (Imidazole) 以降低毒性並提高反應速率，主要作用為中和反應產生的酸。
   • 溶劑 (Solvent)：通常為無水甲醇 (Methanol)。
3. 終點偵測方法：
   • 電位法 (Electrometric)：最常用，利用雙鉑電極 (Twin platinum electrodes) 偵測微過量碘造成的電流變化（死停法 Dead-stop titration）。
   • 視覺法 (Visual)：僅適用於無色檢品，終點顏色由淡黃轉為琥珀色 (Amber)。
4. 適用範圍：適用於含有結晶水或吸附水的藥品，但不適用於會與碘或甲醇反應的物質（如醛類、酮類需用特殊試劑，強氧化/還原劑會干擾）。

參考資料

1. USP <921> Water Determination: Describes visual endpoint as a change to a reddish-brown (amber) color.
2. Wikipedia - Karl Fischer titration: "Using volumetric titration with visual detection... is determined by visual change of color... endpoint of a titration is determined by visual change of color from colorless/yellow to amber."
3. Yamol 題庫: 類似考題確認無色檢品終點為琥珀色。