實驗離子選擇電極法測定氟離子

1、實驗講義：離子選擇電極法測定氟離子一. 實驗?zāi)康模海?） 了解氟離子選擇電極的構(gòu)造及測定自來水中氟離子的實驗條件；（2） 掌握離子計的使用方法。二. 實驗原理：氟化物在自然界廣泛存在，有時人體正常組織成分之一。人每日從食物及飲水中攝取一定量的氟。攝入量過多對人體有害，可致急、慢性中毒。據(jù)國內(nèi)一些地區(qū)的調(diào)查資料表明，在一般情況下，飲用含氟量0.51.5mg/l的水時，多數(shù)地區(qū)的氟斑牙患病率已高達45%以上，且中、重度患者明顯增多。而水中含氟量0.5mg/l以下的地區(qū)，居民齲齒患病率一般高達50%60%；水中含氟0.51.0mg/l的地區(qū)，僅為30%40%。綜合考慮飲用水中氟含量對牙齒的輕度影響和

2、防齲作用，以及對我國廣大的高氟區(qū)飲水進行除氟或更換水源所付的經(jīng)濟代價，1976年全國頒發(fā)的生活飲用水衛(wèi)生標準制定飲用水中氟含量不得超過1mg/l。水中痕量氟的測定可采用蒸餾比色法和氟離子選擇電極法。前者費時，后者簡便快捷。氟離子選擇電極是目前最成熟的一種離子選擇電極。將氟化鑭單晶（摻入微量氟化銪（）以增加導電性）封在塑料管的一端，管內(nèi)裝0.1mg/lnaf和0.1mg/lnacl溶液，以ag-agcl電極為參比電極，構(gòu)成氟離子選擇電極。用氟離子選擇電極測定水樣時，以氟離子選擇電極作指示電極，以飽和甘汞電極作參比電極，組成的電池為： 氟離子選擇電極試液sce如果忽略液接電位，電池的電動勢為：e=

3、b0.0592a即電池的電動勢與試液中氟離子活度的對數(shù)成正比。氟離子選擇電極一般在110-6mg/l范圍內(nèi)符合能斯特方程式。氟離子選擇電極具有較好的選擇性。常見陰離子no3，so42、po43、ac、cl、br、i、hco3-等不干擾，主要干擾物是oh。產(chǎn)生干擾的原因，很可能是由于在膜表面發(fā)生如下反應(yīng)：laf3 + 3oh la（oh）3 + 3f反應(yīng)產(chǎn)物f因電極本身的響應(yīng)而造成干擾。在較高酸度時由于形成hf2而降低f的離子活度，因此測定時，需控制試液的ph在56之間通常用乙酸緩沖溶液控制.常見陽離子除易與f形成穩(wěn)定配位離子的fe3+、al3+、sn（）干擾外其他不干擾。這幾種離子的干擾可加入

4、檸檬酸鈉進行掩蔽。用氟離子選擇電極測定的是溶液中離子的活度，因此必須加入大量電解質(zhì)控制溶液的離子強度。 氟離子選擇電極測定氟離子時，應(yīng)加入總離子強度調(diào)節(jié)緩沖液，以控制溶液ph和離子強度以消除干擾。三.儀器與試劑:離子計; 氟離子選擇電極；飽和甘汞電極；電磁攪拌器；100ml容量瓶七只；100ml燒杯兩個；10ml移液管。0.1000mol/lf標準溶液；總離子強度調(diào)節(jié)緩沖液。四.實驗步驟：1. 氟離子選擇電極的制備：氟離子選擇電極在使用前，應(yīng)放在含10-4mol/lf或更低濃度的f溶液中浸泡，約30分鐘。使用時，先用去離子水吹洗電極，再在去離子水中洗至電極的純水電位。其方法是將電極浸入去離子水

5、中，在離子計上測量其電位，然后更換去離子水，觀察其電位變化，如此反復進行處理，直至其電位達到穩(wěn)定并為它的純水電位為止。2.測量范圍及能斯特斜率的測量：在5只100ml容量瓶中用10ml移液管移取0.1000mol/l f標準溶液與第一只100ml容量瓶中，加入tisab10ml，去離子水稀釋至標線，搖勻，配成1.00×10-2mol/lf標準溶液；在第二只100ml容量瓶中，加入1.00×10-2mol/l f標準溶液10ml和tisab10ml，去離子水稀釋至標線，搖勻，配成1.00×10-3mol/l f標準溶液。按上述方法依次配制1.00×10-4

6、-1.00×10-6 mol/l f標準溶液。將適量f標準溶液（浸沒電極即可）分別倒入5只塑料燒杯中，放入磁性攪拌子，插入氟離子選擇電極和飽和甘汞電極，連接好離子計，開啟電源攪拌器，依稀至濃依次測量，在儀器數(shù)字顯示在±1mv內(nèi)，讀取電位值，記錄數(shù)據(jù)。再分別測定其他f標準溶液的電位值。3.氟含量的測定： （ 所測試樣為自來水）.標準曲線法：在實驗室接取50.0ml自來水于100ml容量瓶中，加入tisab10ml，去離子水稀釋至標線，搖勻。全部到入一烘干的燒杯中，按2中方法測定其電位值，并記錄數(shù)據(jù)。平行測三份。標準加入法：在測量后加入1.00ml1.00×10-3m

7、ol/l f標準溶液，再測定其電位值并記錄數(shù)據(jù)。五.實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：標準曲線法:1. 標準溶液的電勢記錄:電勢/mv濃度對數(shù)538.2-6491.1-5443-4386.4-3329.2-22.實驗測得自來水的電勢為:實驗編號123所測電勢/ mv507.8507.5507.3求得電勢平均值為:ex= 507.5 mv測量的標準偏差： =0.255 相對標準偏差：=0.050%3.濃度對數(shù)與電勢的關(guān)系曲線:由曲線可知,電勢與濃度的關(guān)系為:e=-52.27c +228.54.自來水中f濃度的計算:將ex= 507.5 mv帶入上式,得經(jīng)過處理的溶液中f濃度為：cx =1.0×10-

8、5.54 mol/l=2.88×10-6 mol/l.所以，自來水中f濃度為：cx=5.76×10-6 mol/l.標準加入法：1. 所測得的加入了f-標準溶液的溶液的電勢：實驗編號123所測電勢/ mv497.0496.6496.82.求得平均值為：496.8 mv測量的標準偏差： =0.2相對標準偏差：=0.04%e=518.20 mv - 507.50 mv = 10.70 mv 所以，cx=c/（10e/s - 1） c=vs*cs/100 式中，vs、cs分別為加入的f-標準液的體積（ml）和濃度（mol/l），s為實驗所測得的電極的能斯特響應(yīng)斜率。代入數(shù)據(jù)可得c

9、x=2.89×10-6 mol/l. 所以，自來水中f-的濃度為：cx=5.78×10-6 mol/l3.誤差分析：實驗中由于充分考慮到了各種可能造成誤差的因素，因此，結(jié)果所產(chǎn)生的誤差較小。但由于儀器的問題，使得所測的電位有較大誤差，不過因最終要的是線性關(guān)系曲線，故對實驗結(jié)果造成的影響可不計。六注意事項：1. 測量標準溶液時，濃度應(yīng)由稀至濃，每次測定后用被測試液清洗電極、燒杯及攪拌子。2. 繪制標準曲線時，測定一系列標準溶液后，應(yīng)將電極清洗至原空白電位值，然后再測定未知液的電位。3. 測定過程中，更換溶液時，測量鍵應(yīng)斷開，以免損壞離子計。4. 測定過程中，攪拌溶液的速度應(yīng)恒

10、定。5.氟離子選擇電極的純水電位與電極組成有關(guān)，也與所用純水的質(zhì)量有關(guān)，一般為300 mv左右。氟離子電極暫不用時，宜于干放。七思考題回答：1. 用氟離子選擇電極法測定自來水中氟離子含量時，加入tisab的組成和作用是什么？tisab的組成成分對應(yīng)的作用0.1 mol/l氯化鈉溶液控制離子強度0.25 mol/l hac-0.75 mol/l naac溶液控制溶液的酸度，使ph=5-60.001mol/l檸檬酸鈉溶液掩蔽自來水中含有的al3+、fe2+、sn4+等干擾離子，防止f-與金屬離子形成配合物2. 標準曲線法和標準加入法各有何特點？比較本實驗用這兩種方法測得的結(jié)果是否相同，如果不同，說明其原因。答：.標準曲線法：可以適用于多次測量，并且要求標準溶液和樣品具有恒定的離子強度,并維持在適宜的ph范圍內(nèi).調(diào)節(jié)離子強度所用電解質(zhì)不應(yīng)對測定有干擾，調(diào)節(jié)離子強度的溶液，也常加入適當?shù)慕j(luò)合劑或其他試劑以消除干擾離子的影響。.標準加入法：是在其他組分共存情況下進行測量的，因此實際上減免了共存組分的影響，古這種方法適合于成分不明或是組成復雜的試樣的測定。 經(jīng)比較，通過兩種方法在本實驗中所得結(jié)果基本接近