实验六氟离子选择性电极测定水中微量F-

1、实验六. 氟离子选择性电极测定水中微量F离子一、实验目的1熟悉酸度计的使用方法:2了解电位测定法的基本原理与应用: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。二. 实验原理离子选择电极是一种电化学传感器，乂叫膜电极，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单晶敬感 膜电极（掺有微量EuF2,利于导电人电极管内放入NaF + NaCl混合溶液作为内参比溶液，以Ag-AgCI作内参比电极。当将氟电极浸入含F离子溶液中时, 在其敬感膜内外两侧产生膜电位5、在一定条件下膜电位條I与氟离子活度的 对数

2、值呈线性关系。 0产 K00591g/(25 C)以氟电极作指示电极，饱和bl汞电极为参比电极，浸入试液组成工作电池:Hg, H幻CI2IKCI(饱和)IF 试液ILaFsINaF, NaCI(均为 0.Imol/L) I AgCI, Ag工作电池的电动势:E = K- 0.059 Igur(25 C)（式中K 值包括内外参比电极的电位、液接电位等的常数。通过测量电池电动势可以测定 氛离子的活度。）在测量时加入以HAcNnAc,柠檬酸钠和大量NaCl配制成的总离子强度调 节缓冲液（TISAB）。山于加入了高离子强度的溶液（本实验所用的TISAB其离 子强度I 12）,可以在测定过程中维持离子強

3、度恒定，因此工作电池电动势与F离子浓度的对数呈线性关系:0.059 lgC本实验釆用标准曲线法测定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Fx. lUF-lgCr曲线査得未 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。氟电极只对游离的F离子有响应。在酸性溶液中，H+离子与部分F离子形 成HF或HF门会降低F离子的浓度；在碱性溶液中，LaF3薄膜与OH离子发 生反应而使溶液中F离子浓度增加。因此溶液的酸度对测定有影响。氟电极的适 用酸度范ffl为pH=56,测定浓度在1010&mol/L范M内，与IgCF呈

4、线 性响应，电极的检测下限在10-inol/L左右。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A1、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，IO?倍以上的CX Br SO?HCOn NOa 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。三. 仪器与试剂仪器:1. Delta 320 pH型酸度计，电磁搅拌器2. pF-1型氟离子选择性电极3. 802C型饱和甘汞电极4. 聚四氟乙烯烧杯5.容量瓶1000 mL,

5、100 inL6吸量管10 mL试剂:1. 0.100 mol/L F离子标准溶液：准确称取120 C干燥2h并经冷却的优级纯NaF420g于小烧杯中，用水溶解后，转移至1000 mL容量瓶中配成水溶液，然 后转入洗净、干燥的塑料瓶中。2总离子强度调节缓冲液（TISAB）： MOOOinL烧杯中加入500 inL水和 57 inL冰乙酸，58gNaCh 12 g柠檬酸钠（!6氐62出0）,搅拌至溶解。将 烧杯置于冷水中，在pH计的监测下，缓慢滴加6 mol/L NaOH溶液,至溶液的 pH = 5.05.5。冷却至室温，转入1000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 转入洗净、干燥的试剂瓶

6、中。3. F离子试液，浓度约在10lOTnol/L。四. 实验步骤1.按Delta 320 pH型酸度计操作步骤调试仪器，按“模式”键切换到mV 模式。摘去甘汞电极的橡皮帽，并检查内电极是否浸入饱和KCI裕液中，如未 浸入，应补充饱和KC1溶液。2.准确吸取0.100 mol/L F-离子标准溶液lO.OOmL,置于IOOmL容量瓶中,加入TISABlO.OmLr用水稀释至刻度，摇匀，得pF=2.00溶液。3. 吸取pF=2.00溶液lO.OOmL,置于1 OOinL容量瓶中，加入TISAB9.0mL, 用水稀释至刻度，摇匀，得pF=3.00溶液。仿照上述步骤，配制PF=4.00, pF=5.

7、00, pF=6.00溶液。4. 将配制的标准溶液系列山低浓度到高浓度逐个转入塑料小烧杯中，并放 入氟电极和饱和甘汞电极及搅拌子，开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，按下“读数”，进行测定，搅拌3min,至显示屏上读数稳定，读取各溶液的mV值。平行测定三次读数。每测定完一个试样需要用去离子水或下一个待测定试液清洗 电极，并用纸巾吸干。5按标准溶液的测定步骤，测定样品水液的电位瓦值。五. 数据及处理1.实验数据pF值6.005.004.003.002.00E (-mV)Ex =inV2.以电位E值为纵坐标，pF值为横坐标，用originS.O软件绘制-pF标准 曲线。3. 在标准曲线上找出与Ex值

8、相应的pF值，求得原始试液中F离子的含量, 以g/L表不a六、注意事项1. 电极在使用前应按说明书进行活化、清洗。电极的敏感膜应保持清洁和完好,切勿玷污或受到机械损伤。2. 固态膜电极钝化后，用金相砂纸抛光，一般可恢复原来的性能；或在湿鹿皮上放少量优质牙膏或牙粉，用以摩擦氟电极，也可使氟电极活化。3. 测定时，应按溶液从稀到浓的次序进行。在浓溶液中测定后应立即用去离子水将电极清洗到空白电位值，再测定稀溶液，否则将严重影响电极寿命和测量准确度（有迟滞效应）。电极也不宜在浓溶液中长时间浸泡，以免影响检出下限。4. 电极使用后，应清洗至其电位为空口电位值，擦干，按要求保存。5. 氟电极的准备：氟电极

9、在使用前，宜在纯水中浸泡数小时或过夜，或在103mobVNaF溶液中浸泡12小时，再用去离子水洗到空白电位为300mV左右。电极晶片勿与坚硕物碰擦，晶片上如沾有油污，用脱脂棉依次以酒精、丙酮轻拭，再用去离子水洗净。连续使用期间的间隙内，可浸泡在水中；长期不用，则风干后保存。电极内装有电解质溶液。为防止晶片内侧附着气泡而使电路不通，在电极第一次使用前或测定后，可让晶片朝下，轻击电极杆,以排除晶片上可能附着的气泡。七. 思考题1.本实验测定的是F离子的活度，还是浓度？为什么？2测定F离子时，加入的TISAB Itl哪些成份组成？各起什么作用？3测定F离子时，为什么要控制酸度，pH值过高或过低有何影

10、响?4测定标准溶液系列时，为什么按从稀到浓的顺序进行？5. 测定时响应时间（平衡时间）的长短有哪些因素?答：1、F离子的活度，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AeM.在一定条件下膜电位与氟离子活度的对数值呈线性 关系。 0M二 K0059igQ(25 C)2、HAc-NaAc.柠檬酸钠和大量NaCI配制成的总离子强度调节缓冲液(TISAB)3、在酸性溶液中，H+离子与部分F离子形成HF或HF门 会降低F离子的 浓度；在碱性溶液中，LaF3薄膜与OH离子发生反应而使溶液中F离子浓度增 加。因此溶液的酸度对测定有影响。氟电极的适用酸度范W为pH=56,测定浓 度在10106mol/L范围内，（PM Ig