实验02氟离子选择性电极的测试和应用.docxVIP

实验02 氟离子选择性电极的测试与应用1、实验目的1．掌握直接电位分析的原理及实验方法；2．了解离子选择性电极的类型及其应用，学习电位离子计的使用。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。2、实验原理离子选择电极是一种电化学传感器，又叫膜电极，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单晶敏感膜电极（掺有微量EuF2和CaF，利于导电），电极管内放入NaF+NaCl混合溶液作为内参比溶液，以Ag-AgCl作内参比电极。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ΔφM，在一定条件下膜电位ΔφM与氟离子活度的对数值呈线性关系。利用氟离子选择电极测定水中氟离子时， 测量电池如下所示：Hg | Hg2Cl2 | KCl(s) || F-(x) | LaF3 | NaCl(0.1mol/L), NaF (10-3mol/L) |AgCl| Ag E外参 E液接 E外相 E内相 E内参 E甘汞 Ej EF 电池电动势为 E池 = EF － E甘汞 + Ej EF　= E外相 － E内相 + E内参 = -0.0591 log [aF-(外) / aF-(内)] + E内参 （25℃） E池 = {-0.0591 log [aF-(外) / aF-(内)] + E内参} － E甘汞 + Ej = K’ － 0.0591 log aF-(外)因为aF- = f·CF-，当离子强度一定时，f为一定值，则E池 = K － 0.0591 log CF-（K = K’ － 0.0591 log f ）从上看出：电池电动势与试液中氟离子浓度的对数成线性关系，这就是氟离子选择电极测定氟离子浓度的理论基础，作E ~ log CF-校正曲线，水中氟离子含量即可求得。本实验采用标准曲线法测定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Ex，由E-lgC F-曲线查得未知试液中的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。 氟离子选择电极测氟离子时，最适宜pH范围为5.0 ~ 5.5，pH过低，由于HF影响F—的活度，pH过高，由于单晶膜中La3+的水解，形成La(OH)3，影响电极响应，水中Fe3+、Al3+的存在与F—形成十分稳定的络合物，对测定产生严重干扰，为了使溶液中氟离子浓度和活度之间保持一定的比例关系，试液和标准溶液中离子强度控制在一定值，通常在测试液和标准溶液中加入氯化钠、柠檬酸钠、醋酸、醋酸钠组成的总离子强度调节缓冲剂（简称TISAB）以获得测定F—的最佳条件，其中醋酸钠起控制pH的作用，柠檬酸钠起络合Fe3+、Al3+的作用，氯化钠起调节离子浓度的作用。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Al、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，103倍以上的Cl-、Br-、I-、SO42-、HCO3-、NO3-、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。3、实验设备与试剂材料1．电位计。2．氟离子选择性电极。3．饱和甘汞电极。4．电磁搅拌器。5．100ug/ml的F-贮备液,称取分析纯试剂NaF（烘干1~2h，温度110℃左右）0.2210g于烧杯中，用去离子水溶解，定量转入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，贮存于聚乙烯瓶中，备用。6．10ug/ml的F-标准液,取100ug/ml的F-贮备液100ml于1000mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，贮存于聚乙烯瓶中，备用。7．总离子强度缓冲溶液（简写为TISAB）? 称取NaCl58g，柠檬酸钠（Na3C6H5O7·2H2O）12g溶于800mL去离子水中，加57mL冰醋酸，用500g·L-1NaOH调节pH=5.0~5.5之间，冷至室温，用去离子水稀释至1000mL。8.塑料烧杯，容量瓶。4、实验步骤1．? 氟离子选择性电极的准备接通仪器电源，预热20min，校正仪器，调仪器零点。氟电极接仪器负极接线柱，甘汞电极接仪器正极接线柱。将两电极插入蒸馏水中，开动搅拌器3-5min，使电位大于 250mV，若仍不能使电位大于250mV，则更换蒸馏水，如此反复几次即可达到电极的空白值。若仍不能使电位大于 250mV，可用金相砂纸轻轻擦拭氟电极，继续清洗至250mV。2．? 标准曲线的制作及水样的测定分别吸取（10ug/ml）F标准溶液 0.50，1.00，2.00,4.00，8.00以及水样10ml