氯离子选择性电极的测试和应用.ppt

氯离子选择性电极的测试和应用 实验十一 电化学 目的要求 1 了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法 同时掌握氯离子选择性电极 玻璃电极 参比电极等的正确使用方法 2 掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理 3 掌握PHS 2C或是3B型酸度计的使用方法 基本原理 氯离子选择性电极是一种测定水溶液中氯离子浓度的分析工具 目前广泛应用于水质 土壤 地质 生物 医药 食品等部门 其结构简单 使用方便 本实验所用的电极是把AgCl和Ag2S的沉淀混合物压成膜片 用塑料管作为电极管 并以全固态工艺制成的 电极结构如图所示 一 电极电位与离子浓度的关系 氯离子选择性电极 是以AgCl作为电化学活性物质 它与Ag AgCl电极十分相似 当它与被测溶液接触时 就发生离子交换反应 结果在电极膜片表面建立具有一定电位梯度的双电层 这样 电极与溶液之间就存在着电位差 在一定条件下 其电极电位 与被测溶液中的银离子活度aAg 之间有以下关系 基本原理 令AgCl的活度积为Kap 即Kap aAg aCl 式 1 可表示为 在测量时 选取饱和甘汞电极作参比电极 两者在被测溶液中组成可逆电池 若 SCE为饱和甘汞电极的电位 则上述可逆电池的电动势为 基本原理 一 电极电位与离子浓度的关系 由于aCl cCl Cl 式中cCl 和 Cl 分别为氯离子的浓度和活度系数 基本原理 一 电极电位与离子浓度的关系 E0 除与活度系数有关外 它还与膜片制备工艺有关 只是在活度系数恒定 并在一定条件下才可把它看作为常数 这样一来 E与lncCl 或PcCl 之间应呈线性关系 只要测定不同浓度的E值 并将E对lncCl 或PcCl 作图 就可了解电极的性能 并可确定其测量范围 氯离子选择性电极的测量范围约为10 1 5 10 5摩尔浓度 基本原理 一 电极电位与离子浓度的关系 于是有 但是 选择性系数与测定方法 测定条件以及电极的制作工艺有关 同时也与计算时所用公式有关 一般离子选择性电极的选择性系数Kij 可定义为 离子选择性电极常会受到溶液中其他离子的影响 即 在同一电极膜上 往往可以有多种离子进行不同程度的交换 离子选择性电极的特点就在于对其特定离子具有较好的选择性 受其他离子的干扰较小 电极选择性的好坏 常用选择性系数来表示 二 电极的选择性和选择性系数 基本原理 由式 6 可知 Kij越小 表示j离子对被测离子i的干扰越小 也就表示电极的选择性越好 式中符号 对阳离子取 阴离子取 ai为被测离子的活度 zi为该离子所带的电荷数 aj为干扰离子的活度 zj为干扰离子所带的电荷数 如用于表示Br 对氯离子选择性电极的干扰 式 6 可具体表示为 基本原理 二 电极的选择性和选择性系数 测定Kij最简单的方法是分别溶液法 就是分别测定在具有相同活度的离子i和j这两个溶液中该离子选择电极的电极电位E1和E2 显然 E1 E0 RT nFln ai 0 E2 E0 RT nFln 0 Kij aj 因为ai aj 所以 两电位之差 基本原理 二 电极的选择性和选择性系数 因此 对于阴离子选择电极 正因为选择性系数与诸多因素有关 所以在表示一个离子选择性电极时通常应注明测定方法及测定条件 这里以一支电极实测值为例 列出其选择性系数为参考 通常把Kij值小于10 3者认为无明显干扰 这个方法又称为分别溶液法IA 基本原理 二 电极的选择性和选择性系数 从下表可以定性地看出 Br CN SO32 等离子对氯离子选择性电极的干扰是相当严重的 表1一些干扰离子对某AgCl Ag2S膜片电极的选择系数 分别溶液法IA M 基本原理 二 电极的选择性和选择性系数 仪器和试剂 磁力搅拌器一台 PHS 2型酸度计一台 EDCL型氯离子电极一支 217型饱和甘汞电极一支 容量瓶 1000ml500ml 2 250ml 5 移液管 50ml NaCl 分析纯 KNO3 分析纯 风干土壤样品 0 1 Ca Ac 2溶液 PH 4 000邻苯二钾酸氢钾 二 试剂 一 仪器 按图2装好仪器 附近环境应无浓盐酸等酸雾 也无强烈电磁场干扰 一 仪器装置 实验步骤 二 溶液配制 事先已配制 直接实验即可 1 准确配制一套NaCl标准溶液 浓度为10 001 000 1000 0100克 升 必要时可增配3 000 300和0 0300克 升 2 配制0 100M的KNO3溶液和0 100M的NaCl溶液各500ml 实验步骤 三 土壤样品的处理 1 在干燥洁净的烧杯中用台秤称取风干土壤样品W克 约10克 加入0 1 Ca Ac 2溶液Vml 约100ml 搅动几分钟 静置澄清或过滤 实验步骤 2 用干燥洁净的吸管吸取澄清液30 40ml 放入干燥洁净的50ml烧杯中 待测 四 从稀到浓测量各种浓度标准溶液的E值 五 测量0 100MNaCl溶液和0 100MKNO3溶液 以及土壤样品溶液的E值 六 洗净电极 氯离子选择电极 217型甘汞电极 玻璃电极宜浸在蒸馏水中 长期不用可洗净干放 但再使用前需用蒸馏水充分浸泡 实验步骤 一 以E对lgc作图 标准曲线 二 计算KCl NO3 三 按下式计算风干土壤样品中NaCl含量 NaCl cx V 1000 W 100 式中 cx为从标准曲线上查得的样品溶液中NaCl含量 数据处理 附PHS 2型酸度计的使用 一 仪器标定 1 接通电源 预热30分钟 2 清洗玻璃电极与甘汞电极 用滤纸轻轻吸干电极表面的水 注意 不能用力摩擦玻璃电极 并接好所有的连线 3 将 选择 开关调至 pH 档 4 将 斜率 旋扭按顺时针旋到底 即100 的位置 5 量取少量pH 6 86或pH 9 18的标准缓冲溶液 插入玻璃电极与甘汞电极 6 调节 定位 旋扭 使显示的读数与该缓冲溶液的pH相一致 附PHS 2型酸度计的使用 7 取出电极 用蒸馏水清洗干净 用滤纸吸干水分 再插入pH 4 00的标准缓冲溶液中 调节 斜率 旋扭 使显示的读数与该缓冲溶液的pH相一致 8 仪器经标定后 定位 和 斜率 旋扭不应再有变动 附PHS 2型酸度计的使用 二 电池电动势的测定