離子選擇性電極法測定飲用水中氟含量

離子選擇性電極法測定飲用水中氟含量第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗技能訓(xùn)練要點離子計的使用（第一次訓(xùn)練）直接電位法的基本技術(shù)（第一次訓(xùn)練）參比電極的使用（第一次訓(xùn)練）第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月一、實驗?zāi)康亩?、直接電位法簡介三、實驗原理四、實驗步驟五、結(jié)果處理六、思考題七、實驗延伸第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1、掌握離子選擇性電極的響應(yīng)機理。2、學(xué)會使用離子計。3、了解氟離子電極測定F-的條件。一、實驗?zāi)康牡?頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

電位分析法是通過測定在零電流條件下的電極電位和濃度間的關(guān)系進行分析測定的一種電化學(xué)分析法。它包括直接電位法和電位滴定法。電位分析法一般使用一支指示電極和一支參比電極。其中，指示電極的電極電位與待測離子的活度（或濃度）符合能斯特方程：二、直接電位法簡介第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月直接電位法是選用適當(dāng)?shù)闹甘倦姌O進入被測試液，測量其相對于一個參比電極的電位，根據(jù)測出的電位，直接求出被測物質(zhì)的濃度。電位滴定法向試液中滴加能與被測物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的已知濃度的試劑，觀察滴定過程中指示電極電位的突躍，以確定滴定的終點。根據(jù)所需滴定試劑的量，可計算出被測物的含量。直接電位法與電位滴定滴定法的區(qū)別第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月電位分析法最常使用的指示電極是離子選擇性電極第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

離子選擇性電極是一類利用膜電位測定溶液中離子的活度或濃度的電化學(xué)傳感器，當(dāng)它和含待測離子的溶液接觸時，在它的敏感膜和溶液的相界面上產(chǎn)生與該離子活度直接有關(guān)的膜電位。離子選擇性電極是一種簡單、迅速、能用于有色和混濁溶液的非破壞性分析工具，可以分辨不同離子的存在形式，能測量少到幾微升的樣品，所以十分適用于野外分析和現(xiàn)場自動連續(xù)監(jiān)測。電極對活度產(chǎn)生響應(yīng)這一點也有特殊意義，使它不但可用作絡(luò)合物化學(xué)和動力學(xué)的研究工具，而且通過電極的微型化已被用于直接觀察體液甚至細胞內(nèi)某些重要離子的活度變化。離子選擇性電極第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月離子選擇電極的分類第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)敏感膜兩邊分別與兩個不同濃度或不同組成的電解質(zhì)相接觸時，膜兩邊交換、擴散離子數(shù)目不同，形成了雙電層結(jié)構(gòu)，在膜的兩邊形成兩個相界電位

外和

內(nèi)，產(chǎn)生電位差，即形成膜電位。

膜相

溶液（外）

溶液（內(nèi)）

a外

a外′ a內(nèi)′

a內(nèi)

外

內(nèi)離子選擇性電極響應(yīng)機理第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月液相中離子活度膜相中離子活度液相中離子活度膜相中離子活度k1、k2是與膜有關(guān)的常數(shù)。因內(nèi)參比溶液固定，am內(nèi)為常數(shù)，若k1=k2

，

am′外=am′內(nèi)，則：第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

由于離子選擇性電極響應(yīng)的是離子活度，但離子活度只在較稀釋的溶液內(nèi)和離子濃度相等。離子的活度取決于由離子內(nèi)容決定的樣品溶液中的離子強度。為確保標(biāo)準(zhǔn)液和樣品液離子強度相同，需要向溶液中加入離子強度調(diào)節(jié)劑。另外，有些離子選擇性電極只能用于一定范圍pH值溶液內(nèi)。在離子強度調(diào)節(jié)劑內(nèi)加緩沖液可以將標(biāo)準(zhǔn)液和樣品液調(diào)節(jié)至要求的pH值。更為復(fù)雜一些的離子強度調(diào)節(jié)劑配方還會加入一些能和可能發(fā)生的干擾的離子進行螯合的添加劑。離子強度調(diào)節(jié)劑還含有如抗氧化劑之類的防腐劑。

總離子強度調(diào)節(jié)劑第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

氟離子選擇電極是目前最成熟的一種離子選擇性電極。將氟化鑭單晶（摻入微量氟化銪（Ⅱ）以增加導(dǎo)電性）封在塑料管的一端，管內(nèi)裝0.1mol·L-1NaF和0.1mol·L-1NaCl溶液，以Ag/AgCl電極為參比電極，構(gòu)成氟離子選擇電極。測定時，以F-選擇電極作指示電極，以飽和甘汞電極作參比電極，組成測量電池。如果忽略液接電位，電池的電動勢為：三、實驗原理第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月總離子強度調(diào)節(jié)劑的主要成分及作用：（1）NaCl等：高濃度電解質(zhì)用以維持溶液具有相同的活度系數(shù)，消除溶液間離子強度差異對電位的影響。（2）檸檬酸鹽：比F－更強的絡(luò)合劑，優(yōu)先與干擾離子相結(jié)合，從而使氟離子從絡(luò)合物中游離出來。（3）醋酸、鹽酸、氫氧化鈉等：形成檸檬酸鹽、醋酸鹽的pＨ緩沖體系。pH值過低，H+與F-反應(yīng)生成HF，從而降低溶液中F-含量,檢測結(jié)果偏低。pH值過高，OH-與氟電極的敏感膜上的La反應(yīng)生成會La(OH)3，影響氟電極響應(yīng)特性。第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月氟離子選擇電極的準(zhǔn)備：將氟電極在去離子水中浸泡8小時或過夜；或在1×10-3mol/LNaF溶液中浸泡1~2小時，然后用蒸餾水清洗數(shù)次直至測得的電位值約為-300mV(此值各支電極不同)。若氟離子選擇電極暫不使用，宜于干放。氟離子標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制：吸取0，1.0，2.0，5.0，7.0，10.0mL氟標(biāo)準(zhǔn)液，分別置于5只50mL容量瓶中，并于各容量瓶中加入15mL總離子強度調(diào)節(jié)劑，10mL0.lmol/L鹽酸，加水稀釋至刻度，搖勻備用。四、實驗步驟第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月操作：將上述標(biāo)準(zhǔn)溶液依次倒入小聚乙烯塑料燒杯中(浸沒電極即可)，插入氟離子選擇電極和飽和甘汞電極，連接線路，放入攪拌子，開動攪拌器，由稀至濃分別測量標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位值，待電位值(或pX值)穩(wěn)定后讀取讀數(shù)。每次測定前用被測試液清洗電極、燒杯以及攪拌子。標(biāo)準(zhǔn)溶液測量完畢后將電極用蒸餾水清洗直至測得電位值-300mV左右待用。水樣中氟的測定第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月五、數(shù)據(jù)處理

記錄F-標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度及對應(yīng)的E值，作E—pF工作曲線。未知樣品測得E值后，帶入工作曲線計算對應(yīng)的pF，即得分析結(jié)果。第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1、氟離子選擇性電極為什么能反映溶液中F-的活度？2、實驗中加入離子強度調(diào)節(jié)劑的作用是什么?離子強度調(diào)節(jié)劑的一般組成是什么？3、電位分析法與循環(huán)伏安法的區(qū)別有哪些？（在完成兩個實驗后回答）六、思考題第19頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月七、實