实验44离子选择性电极法测定饮用水中氟的含量精要.pptVIP

离子选择电极法测定饮用水中氟的含量 实验44 氟元素简介 自然界中氟常溶于地下水中，饮用水中氟的含量高低对人体健康有一定的影响，其适宜含量应在0.5~1mg.L-1 人体必需的微量元素之一，可以坚固骨骼和牙齿，预防龋齿。轻度氟中毒症状(氟斑牙，牙齿变黄，变黑);重度氟中毒症状(氟骨症，骨头变形，丧失劳动和生活自理能力);一旦中毒，终生成疾。 因此，对饮用水中的氟含量进行监测，是保障人体健康和制定饮用水质量标准的必要前提。 目前，广泛使用氟离子选择电极法测定氟的含量，其特点是简单、快速、选择性好、线性范围宽（1×10-6~1 mol.L-1），此法已成为测定水中氟含量的标准方法。 一、目的要求 学会氟离子选择电极测定微量氟的原理和方法 了解总离子强度调节缓冲溶液的作用 掌握用标准曲线法和标准加入法测定水中微量氟浓度的方法 二、实验原理 离子选择性电极 (ion selective electrode) 1）概念：电极电位与相应离子的活度符合Nernst公式的一类电化学传感器 2）结构： 内参比电极：Ag/AgCl 内参液：待测离子+Cl- 敏感膜 2. 氟离子选择性电极 Ag/AgCl内参比电极 0.1mol/LKF-0.1mol/LNaCl LaF3单晶片 测定F-的浓度时 参比电极 试液 F-选择性电极 ?参 恒定 Ag |AgCl(s) | KF, NaCl(0.1mol/L) | LaF3膜| 待测液| | 饱和KCl | Hg2Cl2 | Hg Φ= Φ0 — 2.303RT/Flga(F-) 电极电位： E= Φ –Φ参 ={ Φ0 — 2.303RT/Flga(F-)} –Φ参 = k – 0.0592 lg aF- (25℃) =Ｋ + 0.0592 pF 活度系数一定时，E与pF呈线性关系 适用pH范围： 5 ~ 6 碱性体系： LaF3 + 3OH- = La(OH)3 + 3F- 膜表面aF-↑，结果偏高, 损坏电极 酸性体系： 2F-+H+=HF-2 aF-降低，结果偏低 为测定F-的浓度，常在标准溶液与试样溶液中同时加入相等的足够量的总离子强度调节缓冲溶液（TISAB），使它们的离子强度相同。 总离子强度调节缓冲溶液（total ionic strength adjustment buffer, TISAB): 　　直接电位法中加入的一种不含被测离子、不污损电极的浓电解质溶液，由固定离子强度、保持液接电位稳定的离子强度调节剂、起pH缓冲作用的缓冲剂、掩蔽干扰离子的掩蔽剂组成。 NaCl: 0.1mol/L, HAc:0.25mol/L, NaAc0.75 mol/L, 柠檬酸钠 0.001 mol/L pH=5.0, 总离子强度为1.75 作用：维持待测强度恒定，使活度系数固定，以减小换算和保证测得值的准确 总离子强度调节剂的主要成分及作用： （1）NaCl等：高浓度电解质用以维持溶液具有相同的活度系数，消除溶液间离子强度差异对电位的影响。 （2）柠檬酸盐：比F－更强的络合剂，优先与干扰离子相结合，从而使氟离子从络合物中游离出来。 （3）醋酸、盐酸、氢氧化钠等：形成柠檬酸盐、醋酸盐的pＨ缓冲体系。pH值过低，H+与F-反应生成HF，从而降低溶液中F-含量,检测结果偏低。pH值过高，OH-与氟电极的敏感膜上的La反应生成会La(OH)3，影响氟电极响应特性。 3. 本次实验原理 用标准曲线法测定F-浓度 （1）以TISAB溶液稀释，配制一系列浓度不同的F-标准溶液，并分别与氟离子选择性电极和饱和甘汞电极组成化学电池，测定其电动势，绘制E~ pF曲线； （2）在相同条件下，测定由试样溶液和电极组成电池的电动势Ex，并从标准曲线上查出对应的pFx, 求出待测离子浓度。 适用：可测范围广，适合批量样品分析 优点：即使电极响应不完全服从Nernst方程，也可得到满意结果 要求：标准溶液的组成与试液组成相近，离子强度一致，活度系数相同, 温度相同 标准曲线法的特点 三、实验步骤 １、测试准备 　　将氟离子选择性电极与饱和甘汞电极分别与酸度计的接口相连接，开启仪器开关，预热仪器。 　　取二次水50mＬ置于烧杯中，放入搅拌磁子，插入氟离子选择性电极与饱和甘汞电极，开动电磁搅拌器，清洗至读数恒定。 2、用标准曲线法对试样进行测定 A）标准溶液的配制及试样的处理 　　准确移取pF=1.00的NaF标准溶液5.00mＬ置于50 mＬ容量瓶中，加入TISAB 5.00mＬ, 定容，摇匀，得pF