离子选择电位法测量自然水中的钠离子讲义.doc

一、 实验目的1、 掌握电位法的基本原理。2、 学会使用离子选择电极的测量方法和数据处理方法。二、 方法原理当钠离子选择性电极pNa电极与甘汞电极与参比电极同时浸入溶液后，即组成测量电池对。其中pNa电极的电位随溶液中钠离子的活度而改变。用一台高阻抗输入的毫伏计测量，即可获得与水样中钠离子活度相对应的电极电位，以pNa值表示： pNa=-log pNa电极的电位与溶液中钠离子活度的关系符合能斯特公式 E=+2.3026lg 式中EpNa电极所产生的电位V；当钠离子活度为1mol/L时，pNa电极所产生的电位V；R气体常数，8.314J;T热力学温度，K；F法拉第常数，9.649C；n参加反应的得失电子数；溶液中钠离子的活度，mol/L。当溶液中钠离子浓度小于 mol/L时，钠离子活度近似等于浓度，离子活度系数1，当钠离子浓度大于mol/L时，离子活度1，在测定中要注意活度系数的修正，为此水样应预先稀释，否则误差较大。当测定溶液的mol/L，被测溶液和定位溶液的温度为20时，则式可简化为： 0.058log=E 0.058（pNa-pNa）=E 或 pNa= pNa+ 式中E标准溶液的电位与样品溶液电位之差，V；标准溶液的钠离子浓度，mol/L；样品溶液的钠离子浓度，mol/L；pNa标准溶液中钠离子浓度所对应的pNa值；pNa样品溶液钠离子浓度所对应的pNa值。 为了减少温度的影响，定位溶液温度和水样温度相差不宜超过5。氢离子和钾离子对测定水样中钠离子浓度有干扰，前者可以通过加入碱化剂，使被测溶液的pH大于10来消除，后者必须严格控制：至少为10:1。三、试剂1、氯化钠标准溶液的配制：1.1 pNa2标准贮备液（mol/L） 精确称取1.1690g经250 350烘干1 2h的氯化钠（NaCl）基准试剂（或优级纯）溶于1级试剂水中，然后转入2L的容量瓶中并稀释至刻度，摇匀。1.2 pNa4标准溶液（ mol/L） 相当于2.3mg/L。配制时取pNa2贮备液，用1级试剂水准确稀释至100倍。1.3 pNa5标准溶液（mol/L） 相当于230g/L。取pNa4标准溶液，用1级级试剂水准确稀释至10倍。1.4碱化剂：氢氧化钡溶液四、仪器离子计或性能类似的其他表计。仪器精度应达0.01 pNa，具有斜率校正功能。4.1钠离子选择电极（钠功能玻璃电极） 电极长时间不用，以干放为宜，干放前应用1级试剂水清洗干净。当电极定位时间过长，测定时反应迟钝，线性变差都是电极衰老或变坏的表现，应更换新电极。当使用无斜率标准功能的钠度计时，要求pNa电极的实际斜率不低于理论斜率的98%，新的久置不用的pNa电极，应用沾有四氯化碳或乙醚的棉花擦净电极的头部，然后用水清洗，浸泡在3%的盐酸溶液中5-10min用棉花擦洗再用1级试剂水洗干净。并将电极浸在碱化后的pNa4标准液中1h后使用。电极导线有机玻璃引出部分切勿受潮。4.2甘汞电极甘汞电极用完后应浸泡在与内充液浓度相同的氯化钾溶液中，不能长时间浸泡在纯水中。长期不用时应干放保存，并套上专用的橡皮套，防止变干而损坏电极，重新使用前，先在与内充液浓度相同的氯化钾溶液浸泡数小时。测定中如果发现读数不稳，可检查甘汞电极的接线是否牢固，接触不良现象，陶瓷塞是否破裂或堵塞，有以上现象的可更换电极。4.3试剂瓶（聚乙烯塑料制品）所用试剂瓶以及取样瓶都应用聚乙烯塑料制品，塑料容器用洗涤剂清洗。后用1:1的热盐酸浸泡半天，然后用1级试剂水冲洗干净后才能使用。各取样及定位用塑料容器都应专用，不宜更换不同浓度的定位溶液或互相混淆。五、实验步骤5.1仪器开启半小时后，进行校正。5.2向分析中需使用的pNa4、pNa5标准溶液，1级试剂水和水样中滴加氢氧化钡溶液，进行碱化，调整pH大于10。5.3以pNa4标准溶液定位，将碱化后的标准溶液摇匀。冲洗电极杯数次，将pNa电极和甘汞电极同时浸入该标准溶液进行定位。定位应重复核对1 2次。直至重复定位误差不超过pNa0.02，然后以碱化后的pNa5标准溶液中冲洗电极和电极杯数次，再将pNa电极和甘汞电极同时浸入pNa5标准溶液中，待仪器稳定后旋动斜率校正旋钮，使仪器指示为pNa50.020.03，则说明仪器及电极均正常，可进行水样测定。5.4水样测定碱化后的1级试剂水冲洗电极和电极杯，使pNa计的读数在pNa6.5以上。再以被测水样冲洗电极和电极杯2次以上。最后重新取碱化后的被测水样。摇匀，将电极浸入被测水样中，摇匀，掀下仪表读数开关，待仪表指示稳定后，记录读数。若水样钠离子浓度大于mol/L，则用1级试剂水稀释后滴加氢氧化钡溶液使pH大于10，然后进行测定。六、注意事项6.1经常使用的pNa电极。在测定完毕后应将电极放在碱化后的pNa4标准溶液中备用。6.2不用的pNa电极以干放为