离子选择电极法测定氟离子_百度文库

1、离子选择电极法测定氟离子一 . 实验目的:(1 了解氟离子选择电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件;(2 掌握离子计的使用方法。二 . 实验原理:氟化物在自然界广泛存在, 有时人体正常组织成分之一。 人每日从食物及饮水中摄取 一定量的氟。摄入量过多对人体有害,可致急、慢性中毒。据国内一些地区的调查资料表 明,在一般情况下,饮用含氟量 0.51.5mg/L的水时,多数地区的氟斑牙患病率已高达 45%以上,且中、重度患者明显增多。而水中含氟量 0.5mg/L以下的地区,居民龋齿患病 率一般高达 50%60%;水中含氟 0.51.0mg/L的地区,仅为 30%40%。综合考虑饮用水中 氟含量对牙

2、齿的轻度影响和防龋作用, 以及对我国广大的高氟区饮水进行除氟或更换水源 所付的经济代价, 1976年全国颁发的生活饮用水卫生标准制定饮用水中氟含量不得 超过 1mg/L。水中痕量氟的测定可采用蒸馏比色法和氟离子选择电极法。前者费时,后者 简便快捷。氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择电极。 将氟化镧单晶 (掺入微量氟化铕 (以增加导电性封在塑料管的一端,管内装 0.1mg/LNaF和 0.1mg/LNaCl溶液,以 Ag-AgCl 电极为参比电极,构成氟离子选择电极。用氟离子选择电极测定水样时,以氟离 子选择电极作指示电极,以饱和甘汞电极作参比电极,组成的电池为:氟离子选择电极试液 SCE

3、如果忽略液接电位,电池的电动势为:E=b-0.0592 a即电池的电动势与试液中氟离子活度的对数成正比。氟离子选择电极一般在 110-6mg/L范围内符合能斯特方程式。氟离子选择电极具有较好的选择性。常见阴离子 NO 3-, SO 42-、 PO 43-、 Ac -、 Cl -、 Br -、 I -、 HCO 3-等不干扰,主要干扰物是 OH -。产生干扰的原因,很可能是由于在膜表面发生如 下反应:LaF 3 + 3OH- La(OH 3 + 3F-反应产物 F -因电极本身的响应而造成干扰。在较高酸度时由于形成 HF 2-而降低 F -的 离子活度, 因此测定时, 需控制试液的 PH 在 5

4、6之间通常用乙酸缓冲溶液控制 . 常见阳离 子除易与 F -形成稳定配位离子的 Fe 3+、 Al 3+、 Sn (干扰外其他不干扰。这几种离子的干扰可加入柠檬酸钠进行掩蔽。 用氟离子选择电极测定的是溶液中离子的活度, 因此必须 加入大量电解质控制溶液的离子强度。氟离子选择电极测定氟离子时,应加入总离子强度调节缓冲液,以控制溶液 pH 和离子强度以消除干扰。三 . 仪器与试剂 :离子计 ; 氟离子选择电极;饱和甘汞电极;电磁搅拌器; 100mL 容量瓶七只; 100mL 烧杯两个; 10mL 移液管。0.1000mol/LF标准溶液;总离子强度调节缓冲液。四 . 实验步骤:1. 氟离子选择电极

5、的制备:氟离子选择电极在使用前,应放在含 10-4mol/LF或更低浓度的 F -溶液中浸泡,约 30分钟。 使用时, 先用去离子水吹洗电极, 再在去离子水中洗至电极的纯水电位。其方法是 将电极浸入去离子水中,在离子计上测量其电位,然后更换去离子水,观察其电位变化, 如此反复进行处理,直至其电位达到稳定并为它的纯水电位为止。2. 测量范围及能斯特斜率的测量:在 5只 100mL 容量瓶中用 10mL 移液管移取 0.1000mol/L F-标准溶液与第一只 100mL 容量瓶中,加入 TISAB10mL ,去离子水稀释至标线,摇匀,配成 1.00×10-2mol/LF标准溶 液;在第

6、二只 100mL 容量瓶中,加入 1.00×10-2mol/L F -标准溶液 10mL 和 TISAB10mL ,去 离子水稀释至标线,摇匀,配成 1.00×10-3mol/L F-标准溶液。按上述方法依次配制 1.00×10-4-1.00×10-6 mol/L F-标准溶液。将适量 F -标准溶液(浸没电极即可分别倒入 5只塑料烧杯中,放入磁性搅拌子, 插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极, 连接好离子计, 开启电源搅拌器, 依稀至浓依次测 量, 在仪器数字显示在±1mV 内,读取电位值, 记录数据。再分别测定其他 F -标准溶液的 电位值。3

7、. 氟含量的测定:(所测试样为自来水 . 标准曲线法:在实验室接取 50.0mL 自来水于 100mL 容量瓶中,加入 TISAB10mL , 去离子水稀释至标线,摇匀。全部到入一烘干的烧杯中, 按 2中方法测定其电位值,并记 录数据。平行测三份。标准加入法:在测量后加入 1.00mL1.00×10-3mol/L F -标准溶液,再测定其电位 值并记录数据。五 . 实验数据记录及处理:标准曲线法 :1. 标准溶液的电势记录 :-22. 实验测得自来水的电势为 : 求得电势平均值为 :Ex= 507.5 mV 测量的标准偏差:1ni S = 相对标准偏差:/RSD S =0.050%

8、3. 浓度对数与电势的关系曲线 :由曲线可知 , 电势与浓度的关系为 :E=-52.27 C +228.5 4. 自来水中 F -浓度的计算 :将 Ex= 507.5 mV带入上式 , 得经过处理的溶液中 F -浓度为:Cx =1.0×10mol/L=2.88×10-6mol/L.所以,自来水中 F -浓度为:F-=2C Cx=5.76×10-6mol/L. . 标准加入法:1. 所测得的加入了 F -标准溶液的溶液的电势: 2. 求得平均值为:496.8 mV 测量的标准偏差:1ni S = 相对标准偏差:/RSD S =0.04% E=518.20 mV -

9、507.50 mV = 10.70 mV 所以, Cx= C/(10 E/S- 1 C=Vs*Cs/100式中, Vs 、 Cs 分别为加入的 F -标准液的体积(mL 和浓度(mol/L , S 为实验所测得的电极的能斯特响应斜率。代入数据可得 Cx=2.89×10-6mol/L.所以,自来水中 F -的浓度为:F-=2C Cx=5.78×10-6mol/L 3. 误差分析:实验中由于充分考虑到了各种可能造成误差的因素,因此,结果所产生的误差较小。 但由于仪器的问题, 使得所测的电位有较大误差, 不过因最终要的是线性关系曲线, 故对实验结果造成的影响可不计。六.注意事项:

10、1. 测量标准溶液时,浓度应由稀至浓,每次测定后用被测试液清洗电极、烧杯及搅 拌子。2. 绘制标准曲线时,测定一系列标准溶液后,应将电极清洗至原空白电位值,然后 再测定未知液的电位。3. 测定过程中,更换溶液时,测量键应断开,以免损坏离子计。4. 测定过程中,搅拌溶液的速度应恒定。5. 氟离子选择电极的纯水电位与电极组成有关,也与所用纯水的质量有关,一般为 300 mV左右。氟离子电极暂不用时,宜于干放。七.思考题回答:1. 用氟离子选择电极法测定自来水中氟离子含量时,加入 TISAB 的组成和作用是什 么?2. 标准曲线法和标准加入法各有何特点?比较本实验用这两种方法测得的结果是否 相同,如果不同,说明其原因。答: . 标准曲线法:可以适用于多次测量,并且要求标准溶液和样品具有恒定的离子强 度 , 并维持在适宜的 pH 范围内 . 调节离子强度所用电解质不应对测定有干扰,调节离子强 度的溶液，也常加入适当的络合剂或其他试剂以消除干扰离子的影响。 .标准加入法：是在其他组分共存情况下进行测量的，因此实际上减免了共存组分 的影响，古这种方法适合于成分不明或是组成复杂的试样的测定。 经比较，通过两种方法在本实验中所得结果基本接近，故可认为此次测量中由于溶液