實驗4—氟電極法測定自來水中的氟含量(共3頁)

1、陜西理工學(xué)院·化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院·儀器分析實驗教學(xué)組儀器分析實驗講義04實驗地點化學(xué)樓205實驗學(xué)時3授課教師實驗項目氟電極法測定自來水中的氟含量預(yù)習(xí)提要1. 氟離子選擇電極基本構(gòu)造，內(nèi)參比電極；2. 直接電位法基本原理；3. TISAB的組分構(gòu)成和作用； 實驗報告部分一、實驗?zāi)康呐c要求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. 掌握氟離子電極測定F-的條件。二、實驗原理1. 直接電位法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

2、，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：2. 離子選擇性電極及響應(yīng)機理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。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，產(chǎn)生電位差，即形成膜電位。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（）以增加導(dǎo)電性）封在塑料管的一端，管內(nèi)裝0.1mol·L-1 NaF和0.1mol·L

3、-1 NaCl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。3. 總離子強度調(diào)節(jié)劑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。為確保標準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)加緩沖液可以將標準液和樣品液調(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

4、氧化劑之類的防腐劑。(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p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。三、儀器與試劑1. 儀器：PHS-3型精密數(shù)字式pH計、電磁攪拌器、氟離子選擇電極和飽和甘汞電極各1支、50mL容量瓶6個、10mL移液管2支、25mL移液管1支

5、2. 試劑： NaF(分析純)、NaCl(分析純)、二水檸檬酸鈉（分析純）、鹽酸、NaOH（分析純）、冰乙酸（分析純）、乙酸鈉（分析純）四、實驗步驟1. 氟離子選擇電極的準備：將氟電極在去離子水中浸泡8小時或過夜；或在1×10-3mol/L NaF溶液中浸泡12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。2. 總離子強度調(diào)節(jié)劑(TISA B)的配制：1000mL燒杯中，加二次蒸餾水500mL左右，稱取58g NaCl及12g檸檬酸鈉溶于二次蒸餾水中，加冰醋酸60mL，用50%氫氧化鈉(6mol/L)調(diào)節(jié)

6、pH值為5.56.5，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入1L容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，轉(zhuǎn)入洗凈、干燥的試劑瓶中備用。3. 氟離子標準儲備液(1mg/mL)的配制： 將分析純NaF在120烘干，準確稱取2.2105g溶于二次蒸餾水中，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度，即得到1mg/mL的氟離子標準溶 液，然后儲存在聚乙烯瓶中備用。4. 氟離子標準稀釋液（0.01mg/mL）的配制： 吸取1.0mL的1mg/mL NaF標準儲備液，置于100mL聚四氟乙烯容量瓶中，用緩沖溶液（TISAB）稀釋至刻度。4. 氟離子標準系列溶液的配制：分別取0、1.00mL、5.00mL、10.0mL、15.00mL、20.00mL

7、的氟標準稀釋溶液置于50mL聚四氟乙烯容量瓶中，加緩沖溶液（TISAB）15.00mL，用水稀釋至刻度，搖勻備用。5. 標準系列溶液的測定：將上述標準溶液依次倒入小燒杯中(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準溶液的電位值，待電位值(或pF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。標準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。6. 水樣中氟的測定： 測定未知水樣中F-的含量。（如果高于標準工作曲線線性范圍則稀釋未知樣，如果低于標準工作曲線線性范圍則稀釋標樣，重做標準工作曲線）五、數(shù)據(jù)記錄1. 記錄F-標準溶液的濃度及對應(yīng)的E值，作EpF工作曲線(三線表)。2. 未知樣品測得E值后，帶入工作曲線計算對應(yīng)的pF。六、實驗注意事項1. 使用離子選擇電極時，注意不要破損電極膜；2. 聯(lián)接電極與離子計時，注意正確接通指示電極、參比電極接口七、實驗報告（結(jié)果與結(jié)論）1. EpF工作曲線2. 未知樣品F-濃度八、思考題1. 氟離子選擇性電極為什么能反映溶液中F-的活度？為什么應(yīng)選擇在pH為5. 59的范圍內(nèi)使用？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. 在研究領(lǐng)域，離子選擇性電極仍然