氟離子選擇電極測(cè)定飲用水中的氟

1、圖5-1氟離子電極示意圖1.0.1mol/LNaF,0.1mol/L,NaCl內(nèi)充液2.Ag-AgCI內(nèi)參比電極氟離子選擇電極測(cè)定飲用水中的氟、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解離子選擇電極的主要特性，掌握離子選擇電極法測(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、標(biāo)準(zhǔn)參加法和Gran作圖法測(cè)定未知物濃度。、方法原理氟離子選擇電極簡(jiǎn)稱氟電極是晶體膜電極，見示意圖5-1。它的敏感膜是由難溶鹽LaF3單晶定向摻雜EuF2薄片制成，電極管內(nèi)裝有0.1mol?L-1NaF和-1NaCI組成的內(nèi)充液，浸入一根 Ag-AgCI內(nèi)參比電極。測(cè)定時(shí)，氟電極、飽和甘汞電極外參比電

2、極 和含氟試液組成以下電池：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：E電池二 SCE ; 膜-； Ag _AgCIa j 5.1 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)、內(nèi)參比電極電位；：Ag-AgCl、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電也與試液中氟離子濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，即E電池2.303RT=K F log aF(5.2)因此，可以用直接電位法測(cè)定的濃度

3、。式2中K為常數(shù)，R為摩爾氣體常數(shù)8.314J -mol-1 -KT為熱力學(xué)溫度，F(xiàn)為法拉第常數(shù)96485C - mol，。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：2.303RTPot z/m、E電池=kloga心a5.3zF本實(shí)驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法、標(biāo)準(zhǔn)參加法測(cè)定水中氟離子的含量。測(cè)量的pH值范圍為5.59，參加含有檸檬酸鈉、硝酸鈉及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)

4、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；玻璃器皿一套。試劑 TISAB溶液：稱取氯化鈉58g,檸檬酸鈉10g，溶于800mL去離子水中，再參加冰醋酸57mL，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1L。0.100mol?L-1NaF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500mL 燒杯中，參加100mLTISAB溶液和300mL去離子水溶解后轉(zhuǎn)移至 500mL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

5、電極和參比電極SCE。將氟離子選擇電極浸泡在1.0 x 10_ 1mol/LF -溶液中，約30min，然后用新鮮制作的去離子水清洗數(shù)次，直 至測(cè)得的電極電位值到達(dá)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 50mL容量瓶，在第一個(gè)容量瓶中參加10mLTISAB 溶液，其余參加 9mLTISAB 溶液。用5mL移液管吸取 5.0mL0.1mol ?L- NaF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1.0X 10-2mol L-1F溶液。再用5mL移液管從第一個(gè)容量瓶中吸取5.0mL剛配好的1.0x 10-2mol

6、 L-1F溶液放入第二個(gè)容量瓶中，加去離子水至刻度，搖勻即為1.0 x 10-3mol L-1F溶液。依此類推配制出10-210-6mol L-1F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50mL干凈塑料燒杯中潤洗，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

7、氟離子含量的測(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，參加10mLTISAB，煮沸2min ,冷卻并轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，待用。假設(shè)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 25mL于50mL容量瓶中，參加 10mLTISAB，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 此溶液別倒掉，留作下部實(shí)驗(yàn)用。2 標(biāo)準(zhǔn)參加法測(cè)得實(shí)驗(yàn)1的電位-x后，準(zhǔn)確參加1.00mL1.00 x 10-4mol L-1F標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)得電位值假設(shè)讀得的電位值變化厶小于20mV，應(yīng)使用1.00<

8、;103mol- L-1F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)Kt的測(cè)定1 取一個(gè)潔凈的 50mL容量瓶，參加lOmLTISAB溶液，用20mL胖肚移液管移取 20mL O.lmol/LNaCI至容量瓶?jī)?nèi)，然后再移取 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5.2計(jì)算出常數(shù)k后，即可利用公式5.3計(jì)算F離子電極對(duì)F的電位 選擇性系數(shù) C，此時(shí)F/CI =1:100。顯然 2打丄越小越好。五、結(jié)果處理1、 以測(cè)得的電位值mV為縱坐標(biāo)，以pF 或logCF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：值求試樣中L的濃度。2、 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)參加法公式，求試樣中F-離子濃度：LCCx10 s -1V c式中，:C匚，“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Vx求出。六、考前須知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)定未知試液的電位值。4、 測(cè)定過程中