氟離子選擇電極測(cè)定水中的氟精

1、圖 1-1 氟離子電極示意圖 1: 0.1 mol?dm -3NaF, 0.1 mol?dm-3,NaCI 內(nèi)充液 2： Ag-AgCI內(nèi)參比電極3:摻EuF 2的LaF 3單晶圖1-1氟離子電極示意圖1: 0.1 mol?dm -3NaF, 0.1 mol?dm-3,NaCI 內(nèi)充液 2: Ag-AgCI 內(nèi)參比電極 3:摻 EuF 2的 LaF 3單晶實(shí)驗(yàn)一氟離子選擇電極測(cè)定飲用水中的氟一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解離子選擇電極的主要特性，掌握氟離子選擇電極法測(cè)定的原理、方法 及實(shí)驗(yàn)操作。2、了解總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液的意義和作用。3、掌握用標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定未知物濃度。二、方法原理氟離子選擇

2、電極（簡(jiǎn)稱氟電極）是晶體膜電極，見示意圖1-1。它的敏感膜是由難溶鹽LaF 3單晶（定向摻雜EuF 2）薄片制成，電極管內(nèi)裝有 0.1 mol?dm- 3NaF和0.1mol ?dm -3NaCl組成的內(nèi)充液，浸入一根 Ag-AgCl內(nèi)參比電極。測(cè)定時(shí)，氟電極、飽和甘汞電極（外參比電極）和含氟試液組成下列電池：氟離子選擇電極| F 試液（c =x）丨飽和甘汞電極一般離子計(jì)上氟電極接（-），飽和甘汞電極（SCE ）接（+），測(cè)得電池的電位差為：j a AgCl Ag SCE E ?+-=-膜電池 （1-在一定的實(shí)驗(yàn)條件下（如溶液的離子強(qiáng)度，溫度等），外參比電極電位？SCE、活度系數(shù)y內(nèi)參比電極電

3、位？Ag-AgCI、氟電極的不對(duì)稱電位？a以及液接電位?j等都可以作為常數(shù) 處理。而氟電極的膜電位？膜與F 活度的關(guān)系符合Nernst公式，因此上述電池的電位差E電池與試液中氟離子濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，即-+=F a F RT K E log 303. 2 電池（1-2因此，可以用直接電位法測(cè)定 F 的濃度。式（1-2）中K為常數(shù)，R為摩爾 氣體常數(shù)8.314J mol -1 K 1，T為熱力學(xué)溫度，F(xiàn)為法拉第常數(shù)96485C mol 1。當(dāng)有共存離子時(shí)，可用電位選擇性系數(shù)來表征共存離子對(duì)響應(yīng)離子的干擾程 度：1 1log（303. 2/, m z j Pot j i i a K a zFRT

4、 k E +=電池（1-3）本實(shí)驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法、標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定水中氟離 子的含量。測(cè)量的pH值范圍為5.0-6.0,加入含有檸檬酸鈉、硝酸鈉（或氯化鈉） 及 HAc-NaAc 的總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液（TISAB Total Ionic Strength Adjustment Buffer;）來控制酸度、保持一定的離子強(qiáng)度和消除干擾離子對(duì)測(cè)定的影響。三、儀器和試劑儀器：PHS-3C型pH計(jì)或其他型號(hào)的離子計(jì)；電磁攪拌器；氟離子選擇電極 和飽和甘汞電極各一支；塑料燒杯若干，玻璃器皿一套。試劑：TISAB溶液：稱取氯化鈉58.0g ,檸檬酸鈉10.0g，溶于800cm 3去離 子水中，再加入冰

5、醋酸57.0 cm3,用40%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至5.0,然后加去 離子水稀釋至總體積為1dm 3。0.100 mol?dm-3NaF標(biāo)準(zhǔn)貯備液：準(zhǔn)確稱取 2.100g NaF （已在120C烘干2h以 上）放入500 cm3燒杯中，加入100cm 3TISAB溶液和300cm 3去離子水溶解后轉(zhuǎn) 移至500 cm3容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，保存于聚乙烯塑料瓶中備 用。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、氟離子選擇電極的準(zhǔn)備按要求調(diào)好PHS-3C型pH計(jì)至mV檔，裝上氟電極和參比電極（SCE ）。將 氟離子選擇電極浸泡在1.0 >10 1mol ?dm -3F 溶液中，約30min，然后用新

6、鮮制 作的去離子水清洗數(shù)次，直至測(cè)得的電極電位值達(dá)到本底值（約-370mV方可使用（此值各支電極不同，由電極的生產(chǎn)廠標(biāo)明）。2、標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制：取5個(gè)干凈的50 cm 3容量瓶，在第一個(gè)容量瓶中 加入10.0cm 3TISAB溶液，其余加入9.0cm 3TISAB溶液。用5cm 3移液管吸取 5.00 cm30.1 mol?dm-3NaF標(biāo)準(zhǔn)貯備液放入第一個(gè)容量瓶中，加去離子水至刻度， 搖勻即為1.0 >0-2 mol?dm-3F 溶液。再用5 cm3移液管從第一個(gè)容量瓶中吸取 5.0cm 3剛配好的1.0 >0-2 mol?dm -3F 溶液放入第二個(gè)容量瓶中，加去離子水至

7、刻度，搖勻即為1.0 >0-3 mol ?dm -3F 溶液。依此類推配制出10-210-6 mol?dm - 3F 溶液。3、校準(zhǔn)曲線的測(cè)繪：將上述（2）所配好的一系列溶液分別倒少量到對(duì)應(yīng)的50 cm3干凈塑料燒杯中潤(rùn)洗，然后將剩余的溶液全部倒入對(duì)應(yīng)的燒杯中，放入攪 拌子，插入氟離子選擇電極和飽和甘汞電極，在電磁攪拌器上攪拌 3-4min后讀下mV 值。測(cè)量的順序是由稀至濃，這樣在轉(zhuǎn)換溶液時(shí)電極不必用水洗，僅用濾紙吸去附 著電極和攪拌子上的溶液即可。注意電極不要插得太深，以免攪拌子打破電極。測(cè)量完畢后將電極用去離子水清洗，直至測(cè)得電極電位值為-370mV左右待用。4、試樣中氟離子含量的

8、測(cè)定：用小燒杯準(zhǔn)確稱取約0.5g牙膏，加少量去離子水溶解，加入 10 cm 3TISAB， 煮沸2min，冷卻并轉(zhuǎn)移至50 cm3容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，待用。若用自來水，可直接在實(shí)驗(yàn)室取樣。(1) 標(biāo)準(zhǔn)曲線法 準(zhǔn)確移取自來水25 cm3于50 cm3容量瓶中，加入10.0cm3TISAB，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。然后全部倒入一烘干的塑料燒杯中，插 入電極，在攪拌條件下，待電極穩(wěn)定后讀取電位值x ?(此溶液別倒掉，留作下部實(shí)驗(yàn)用)。(2) 標(biāo)準(zhǔn)加入法 測(cè)得實(shí)驗(yàn)(1)的電位x ?后，準(zhǔn)確加入1.00 cm31.00 W-4 mol?dm-3F 標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)得電位值1?(若讀得的電位值

9、變化 ?小于20mV， 應(yīng)使用1.00 >10-3 mol?dm -3F 標(biāo)準(zhǔn)溶液，此時(shí)實(shí)驗(yàn)需重新開始)。(3) 空白實(shí)驗(yàn) 以去離子水代替試樣，重復(fù)上述測(cè)定。牙膏試樣同樣可按上述方式測(cè)定。5、選擇性系數(shù)Pot j i K ,的測(cè)定(1)取一個(gè)潔凈的50cm 3容量瓶，加入10 cm3TISAB溶液，用20cm 3移液 管移取20 cm3 0.1 mol?dm-3NaCI至容量瓶?jī)?nèi)，然后再移取 0.2 cm30.1mol ?dm- 3NaF溶液至容量瓶?jī)?nèi)，用去離子水定容。（2）按上述步驟3,測(cè)其電位值。（3）用式（1-2）計(jì)算出常數(shù)k后，即可利用公式（1-3）計(jì)算F離子電極對(duì) F 的電位選

10、擇性系數(shù) Pot Cl F K 11,-，此時(shí)F /CI =1:100。顯然 Pot Cl F K 11, -越小越好。五、結(jié)果處理1、以測(cè)得的電位值？（mV為縱坐標(biāo)，以pF （或IogC（F）為橫坐標(biāo)，在（半對(duì) 數(shù)坐標(biāo)紙上做出校準(zhǔn)曲線。從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求該氟離子選擇電極的實(shí)際斜率和線性 范圍，并由x?值求試樣中F的濃度。2、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)加入法公式，求試樣中 F -離子濃度：110-? = ?cc x式中，xs s V c V c =?，?為兩次測(cè)得的電位值之差；s為電極的實(shí)際斜率，可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求 出。六、注意事項(xiàng)1、清洗玻璃儀器時(shí)，應(yīng)先用大量的自來水清洗實(shí)驗(yàn)所使用的燒杯、容量瓶、 移液管，然后用少量去離子水潤(rùn)洗。2、測(cè)量時(shí)濃度由稀至濃，每次測(cè)定后用被測(cè)試液清洗電極、燒杯以及攪拌 子。3、制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，測(cè)定一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液后，應(yīng)將電極清洗至原空白電位值， 然后再測(cè)定