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PHS2C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AgAgCl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10-1510-5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=E0RT/nFln(ai+0)E2=E0RT/nFln(0+Kijaj),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AgClAg2S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；PHS2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（1000ml500ml2，250ml5），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3040ml，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%=(cxV/1000W)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,