12氯離子選擇性電極的測試和應用

1.了解氯離子選擇性電極的基本性能及其測試方法。2.掌握用氯離子選擇性電極測定氯離子濃度的基本原理。3.了解酸度計測量直流毫伏值的使用方法。一、實驗目的1.了解氯離子選擇性電極的基本性能及其測試方法。一、實驗目二、實驗原理離子選擇性電極是一種分析測量工具，可以通過簡單的電勢測量直接測定溶液中某一離子的活度。該技術廣泛應用于海洋、土壤、地質、化工、醫(yī)學等各個領域中。本實驗所用的氯離子選擇性電極是把AgCl和Ag2S的沉淀混合物壓成膜片，用塑料管作為電極管，并以全固態(tài)工藝制成。其結構如下圖所示。二、實驗原理離子選擇性電極是一種分析測量工具，可以通過簡121.電極電位與離子濃度的關系。離子選擇性電極是一種以電位響應為基礎的電化學敏感元件，將其插入待測液中時，在膜-液界面上產(chǎn)生一特定的電位響應值。電位與離子活度間的關系可用能斯特(Nernst)方程來描述。若以甘汞電極作為參比電極，則有下式成立：(1)由于：

(2)1.電極電位與離子濃度的關系。離子選擇性電極是一種以電根據(jù)德拜－－休克爾極限公式：

(3)其中，I為離子強度。在測定工作中，只要固定離子強度，則γ±可視作定值，所以式(1)可寫為：(4)

由上式可知，E與lnCCl-之間呈線性關系。只要我們測出不同CCl-值時的電位值E，作E-lnCCl-圖，就可了解電極的性能，并可確定其測量范圍。氯離子選擇性電極的測量范圍約為10-1mol·dm-3～10-5mol·dm-3。根據(jù)德拜－－休克爾極限公式：離子選擇性電極對待測離子具有特定的響應特性，但其它離子仍可對其產(chǎn)生一定的干擾。電極選擇性的好壞，常用選擇系數(shù)表示。若以i和j分別代表待測離子及干擾離子，則：

(5)

式中，Zi及Zj分別代表i和j離子的電荷數(shù)；kij為該電極對j離子的選擇系數(shù)。式中的“－”及“＋”分別適用于陰、陽離子選擇性電極。由上式可見，kij越小，表示j離子對被測離子的干擾越小，也就表示電極的選擇性越好。通常把kij值小于10-3者認為無明顯干擾。2.離子選擇性電極的選擇性及選擇系數(shù)離子選擇性電極對待測離子具有特定的響應特性，但其它離子仍可對當zi＝zj時，測定kij最簡單的方法是分別溶液法。就是分別測定在具有相同活度的離子i和j這兩個溶液中該離子選擇性電極的電位E1和E2，則：(6)(7)

(8)Kij的測定當zi＝zj時，測定kij最簡單的方法是分別溶液法對于陰離子選擇性電極：

對于陰離子選擇性電極：三、藥品儀器酸度計1臺；電磁攪拌器1臺；217型飽和甘汞電極1支；氯離子選擇性電極1支；容量瓶(1000mL，1只、100mL，10只)；移液管(50mL，1支、10mL，6支)。KCl(A.R.)；KNO3(A.R.)；0.1%Ca(Ac)2溶液；風干土壤樣品。三、藥品儀器酸度計1臺；電磁攪拌器1臺；217型飽和甘12四、實驗步驟氯離子選擇電極活化氯離子選擇電極在使用前，應先在0.001mol·dm-3的KCl溶液中活化1h，然后在蒸餾水中充分浸泡，必要時可重新拋光膜片表面。2.標準溶液配制稱取一定量干燥的分析純KCl配制成0.1mol·dm-3的標準液，再用0.1mol·dm-3的KNO3溶液逐級稀釋，配得5×10-2mol·dm-3、1×10-2mol·dm-3、5×10-3mol·dm-3、1×10-3mol·dm-3、5×10-4mol·dm-3、1×10-4mol·dm-3的KCl標準液。四、實驗步驟氯離子選擇電極活化3.連接接好儀器。4.標準曲線測量(1)儀器校正：接通電源，按下“mV”按鍵，調節(jié)“零點調節(jié)器”，使讀數(shù)在±0之間(溫度調節(jié)器、斜率調節(jié)器在測mV值時不起作用)。(2)測量：用蒸餾水清洗電極，用濾紙吸干。將電極依次從稀到濃插入標準溶液中，充分攪拌后測出各種濃度標準溶液的穩(wěn)定電位值。5.選擇系數(shù)的測定配制0.01mol·dm-3的KCl和0.01mol·dm-3的KNO3溶液各100mL，分別測定其電位值。3.連接接好儀器。6.自來水中氯離子含量的測定稱取0.1011gKNO3，置于100mL容量瓶中，用自來水稀釋至刻度，測定其電位值，從標準曲線上求得相應的氯離子濃度。7.土壤中NaCl含量的測定(1)在干燥潔凈的燒杯中用臺稱稱取風干土壤樣品W克(約10g)，加入0.1%Ca(Ac)2溶液VmL(約100mL)，攪動幾分鐘，靜置澄清或過濾。(2)用干燥潔凈的吸管吸取澄清液30mL～40mL，放入干燥潔凈的50mL燒杯中，測定其電位值。6.自來水中氯離子含量的測定五、數(shù)據(jù)處理1.以標準溶液的E對lgCci-作圖繪制標準曲線。2.計算，對本次實驗測定方法和儀器作出評價。3.從標準曲線上查出被測自來水中氯離子的濃度。4.按下式計算風干土壤樣品中NaCl含量。式中，Cx為從標準曲線上查得的樣品溶液中Cl-濃度；M為NaCl的摩爾質量。五、數(shù)據(jù)處理1.以標準溶液的E對lgCci-作圖繪制標準曲六、注意事項：1、如果被測信號超出儀器的測量范圍或測量端開路時，顯示部分會發(fā)出閃光表示超載報警。2、接口接觸良好，電極的引入導線應保持靜止，否則會引起測量不穩(wěn)定。3、實驗中測出的電位值需反號。4、注意217型飽和甘汞電極(雙液甘汞電極)中溶液量(酸度計讀數(shù)不穩(wěn)，一直再變)。六、注意事項：1、如果被測信號