实验02氟离子选择性电极的测试与应用.docx

实验02 氟离子选择性电极的测试与应用1、实验目的1掌握直接电位分析的原理及实验方法；2了解离子选择性电极的类型及其应用，学习电位离子计的使用。3学习并掌握氟离子选择性电极测定微量F-离子的原理和测定方法；4了解总离子强度调节缓冲溶液的意义和作用。2、实验原理离子选择电极是一种电化学传感器，又叫膜电极，它是将溶液中特定离子的活度转换成相应的电位。氟离子选择电极，简称氟电极，它是LaF3单晶敏感膜电极（掺有微量EuF2和CaF，利于导电），电极管内放入NaF+NaCl混合溶液作为内参比溶液，以Ag-AgCl作内参比电极。当将氟电极浸入含F-离子溶液中时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位M，在一定条件下膜电位M与氟离子活度的对数值呈线性关系。利用氟离子选择电极测定水中氟离子时， 测量电池如下所示：Hg | Hg2Cl2 | KCl(s) | F-(x) | LaF3 | NaCl(0.1mol/L), NaF (10-3mol/L) |AgCl| Ag E外参 E液接 E外相 E内相 E内参 E甘汞 Ej EF 电池电动势为 E池 = EF E甘汞 + Ej EF= E外相 E内相 + E内参 = -0.0591 log aF-(外) / aF-(内) + E内参 （25） E池 = -0.0591 log aF-(外) / aF-(内) + E内参 E甘汞 + Ej = K 0.0591 log aF-(外)因为aF- = fCF-，当离子强度一定时，f为一定值，则E池 = K 0.0591 log CF- （K = K 0.0591 log f ）从上看出：电池电动势与试液中氟离子浓度的对数成线性关系，这就是氟离子选择电极测定氟离子浓度的理论基础，作E log CF-校正曲线，水中氟离子含量即可求得。本实验采用标准曲线法测定F-离子浓度，即配制成不同浓度的F-标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测得试液的Ex，由E-lgC F-曲线查得未知试液中的F-离子浓度。当试液组成较为复杂时，则应采取标准加入法或Gran作图法测定之。 氟离子选择电极测氟离子时，最适宜pH范围为5.0 5.5，pH过低，由于HF影响F的活度，pH过高，由于单晶膜中La3+的水解，形成La(OH)3，影响电极响应，水中Fe3+、Al3+的存在与F形成十分稳定的络合物，对测定产生严重干扰，为了使溶液中氟离子浓度和活度之间保持一定的比例关系，试液和标准溶液中离子强度控制在一定值，通常在测试液和标准溶液中加入氯化钠、柠檬酸钠、醋酸、醋酸钠组成的总离子强度调节缓冲剂（简称TISAB）以获得测定F的最佳条件，其中醋酸钠起控制pH的作用，柠檬酸钠起络合Fe3+、Al3+的作用，氯化钠起调节离子浓度的作用。氟电极最大优点是选择性好。除能与F-离子生成稳定络合物或难溶沉淀的元素（如Al、Fe、Zn、Ca、Mg及稀土元素等）会干扰测定（通常可用柠檬酸、DCTA、EDTA、磺基水杨酸及磷酸盐掩蔽）外，103倍以上的Cl-、Br-、I-、SO42-、HCO3-、NO3-、Ac-、C2O42-等阴离子均不干扰。加入总离子强度调节缓冲溶液，可以起到控制一定的离子强度和酸度，以及掩蔽干扰离子等多种作用。3、实验设备与试剂材料1电位计。2氟离子选择性电极。3饱和甘汞电极。4电磁搅拌器。5100ug/ml的F-贮备液,称取分析纯试剂NaF（烘干12h，温度110左右）0.2210g于烧杯中，用去离子水溶解，定量转入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，贮存于聚乙烯瓶中，备用。610ug/ml的F-标准液,取100ug/ml的F-贮备液100ml于1000mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，贮存于聚乙烯瓶中，备用。7总离子强度缓冲溶液（简写为TISAB） 称取NaCl58g，柠檬酸钠（Na3C6H5O72H2O）12g溶于800mL去离子水中，加57mL冰醋酸，用500gL-1NaOH调节pH=5.05.5之间，冷至室温，用去离子水稀释至1000mL。8.塑料烧杯，容量瓶。4、实验步骤1 氟离子选择性电极的准备接通仪器电源，预热20min，校正仪器，调仪器零点。氟电极接仪器负极接线柱，甘汞电极接仪器正极接线柱。将两电极插入蒸馏水中，开动搅拌器3-5min，使电位大于 250mV，若仍不能使电位大于250mV，则更换蒸馏水，如此反复几次即可达到电极的空白值。若仍不能使电位大于 250mV，可用金相砂纸轻轻擦拭氟电极，继续清洗至250mV。2 标准曲线的制作及水样的测定分别吸取（10ug/ml）F标准溶液 0.50，1.00，2.00,4.00，8.00以及水样10ml(平行做两个)于50mL容量瓶中，加入5mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度。将标准系列溶液由低浓度到高浓度依次转入干的塑料杯中，电极插入被测试液。搅拌12min后，停止搅拌，等待5min读取平衡电位（注意：测定时，需由低浓度到高浓度依次测定）。5、实验数据记录与处理12345678加入的F标液体积加入的水样体积电位水样浓度室温坐标纸上作EF-曲线。6、