离子选择性电极法测定水样中氟离子的含量

离子选择性电极法测定水样中氟离子的含量目的要求实验原理实验步骤数据处理思考题氟元素简介人体必需的微量元素之一，可以坚固骨骼和牙齿，预防龋齿。轻度氟中毒症状：氟斑牙，牙齿变黄，变黑。重度氟中毒症状：氟骨症，骨头变形，丧失劳动和生活自理能力。一旦中毒，终生成疾。一、目的要求学习离子选择性电极测定氟离子的原理和测定方法学会使用酸度计了解总离子强度调节缓冲溶液的意义与作用二、实验原理1.离子选择性电极(ionselectiveelectrode)1）概念：电极电位与相应离子的活度符合Nernst公式的一类电化学传感器2）结构：内参比电极：Ag/AgCl内参液：待测离子+Cl-敏感膜2.氟离子选择性电极Ag/AgCl内参比电极0.1mol/LKF-0.1mol/LNaClLaF3单晶片测定F-的浓度时参比电极试液F-选择性电极参恒定Ag|AgCl(s)|KF,NaCl(0.1mol/L)|LaF3膜|待测液||饱和KCl|Hg2Cl2|HgΦ=Φ0—2.303RT/Flga(F-)♣电极电位：E=Φ–Φ参={Φ0—2.303RT/Flga(F-)}–Φ参=k–0.0592lgaF-(25℃)=Ｋ+0.0592pF活度系数一定时，E与pF呈线性关系♣适用pH范围：5~6碱性体系：LaF3+3OH-=La(OH)3+3F-膜表面aF-↑，结果偏高,损坏电极酸性体系：2F-+H+=HF-2aF-降低，结果偏低3.本次实验原理用标准曲线法测定F-浓度（1）以TISAB溶液稀释，配制一系列浓度不同的F-标准溶液，并分别与氟离子选择性电极和饱和甘汞电极组成化学电池，测定其电动势，绘制E~pF曲线；（2）在相同条件下，测定由试样溶液和电极组成电池的电动势Ex，并从标准曲线上查出对应的pFx,求出待测离子浓度。适用：可测范围广，适合批量样品分析优点：即使电极响应不完全服从Nernst方程，也可得到满意结果要求：标准溶液的组成与试液组成相近，离子强度一致，活度系数相同,温度相同标准曲线法的特点三、实验步骤１、仪器的连接将氟离子选择性电极与饱和甘汞电极分别与酸度计的接口相连接，开启仪器开关，预热仪器。２、清洗电极取二次水50mＬ置于烧杯中，放入搅拌磁子，插入氟离子选择性电极与饱和甘汞电极，开动电磁搅拌器，清洗至读数恒定。３、用标准曲线法对试样进行测定A）标准溶液的配制及试样的处理准确移取pF=1.00的NaF标准溶液5.00mＬ置于50mＬ容量瓶中，加入TISAB5.00mＬ,定容，摇匀，得pF=2.00的NaF标准溶液。准确移取pF=2.00的NaF标准溶液5.00mＬ置于50mＬ容量瓶中，加入TISAB4.50mＬ,定容，摇匀，得pF=3.00的NaF标准溶液。依次配制pF=4.00、5.00、6.00的NaF标准溶液。准确移取待测水样5.00mＬ置于50mＬ容量瓶中，加入TISAB5.00mＬ,定容，摇匀。B)电动势的测定将标准溶液分别倒入塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入洗净的两支电极，待读数不变稳定2min后记录电动势的值。按照浓度由低到高的顺序逐次测定，每测量一份溶液，无需清洗电极，只需用滤纸沾去电极上的水珠即可，分别用E6、E5、E4、E3、E2表示。将处理好的试样溶液倒入塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入洗净的两支电极，待读数不变稳定2min后记录电动势Ex。4.用一次标准溶液加入法进行测定在干燥的烧杯中分别加入样品25.00mL、TISAB5.00mL、二次水20.00mL，搅拌均匀，放入搅拌磁子，插入洗净的两支电极，待读数不变稳定2min后记录电动势的值。再向此烧杯中准确加入1.00mLpF=1.00的NaF标准溶液，搅拌均匀，再次记录电动势的值。两次差值用△Ｅ表示。四、数据处理标准曲线法：绘制Ｅ～pF曲线，查出pFx,则pF＝pFx－１，求出F－的浓度。一次标准溶液加入法：Cx=CsVsVx+Vs(10△E/S-1)-1(mol/L)总离子强度调节缓冲溶液（totalionicstrengthadjustmentbuffer,TISAB):直接电位法中加入的一种不含被测离子、不污损电极的浓电解质溶液，由固定离子强度、保持液接电位稳定的离子强度调节剂、起pH缓冲作用的缓冲剂、掩蔽干扰离子的掩蔽剂组成。NaCl:0.1mol/L,HAc:0.25mol/L,NaAc0.75mol/L,柠檬酸钠0.001mol/LpH=5.0,总离子强度为1.75作用：维持待测强度恒定，使活度系数固定，以减小换算和保证测得值的准确五、思考题1.什么是离子选择性电极？2.为什么可以使用氟离子选择性电极测定氟离子的含量？3.测定过程中用到几支电极，分别起什么作用？4.简述总离子强度调节缓冲溶液的组成及作用。5.自来水样品能否直接测定？6.实验用到的定量分析方法有哪几种？