直接电位法测水中微量氟离子
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目前测定氟的方法有比色法和直接电位法。 比色法测量范围较宽，但干扰因素多，并且要对 样品进行预处理；直接电位法，用离子选择性电 极进行测量，其测量范围虽不及前者宽，但已能 满足环境监测的要求，而且操作简便，干扰因素 少，一般不必对样品进行预处理，因此电位法逐 渐取代比色法成为测量氟离子含量的常规方法。
E= φ SCE- φ F φ SCE和 φ F分别为饱和甘汞电极和氟电极的电位。 当其他条件一定时 E=K+0.059lgaF 其中 K 为常数，0.059 为 25 ℃ 时电极的理论 响应斜率，aF为待测试液中 F- 活度。
用离子选择性电极测量的是离子活度，而通常定 量分析需要的是离子浓度。若加入适量惰性电解 质作为总离子强度调节缓冲剂 (TISAB)，使离子 强度保持不变，则上式) 可表示为：
4.标准溶液 E的测定 依次测量 10-5, 10-4, 10-3和10-2 NaF标准溶液的
mV 数 (注意测定次序由稀到浓，每测量 1 份试液，
无需清洗电极，电极表面残留溶液用滤纸吸干即 可，平衡时间为 4 min )。 5.水样 E的测定
按步骤 2 用去离子水浸洗电极，直至电位值大 于10-5mol/L NaF 标准溶液的 mV 值。倒出水样 50~60 mL 于烧杯中，放入搅拌磁子，插入清洗好 的电极进行测定，按步骤 4 方法读取稳定电位值。 6.结束实验：用蒸馏水清洗电极数次，晾干后放回
LaF3+3OH- → La(OH)3 + F溶解的F- 响应而造成干扰。故通常用柠檬酸 盐缓冲溶液来控制溶液的 pH 值。氟电极只对游 离氟离子有响应，而 F- 易与Al3+,Fe3+配位，柠檬 酸盐是较强的配位剂，还可消除Al3+,Fe3+的干扰。
三、仪器及试剂 仪器：PXD－12 离子计；电磁搅拌器；氟离子选择性
思考题
1.为什么要加入总离子强度调节缓冲剂?如何 配制？ 2.为什么要清洗氟电极，使其响应电位值高于 220 mV？
总离子强度调节缓冲剂
作用 维持试液和标准溶液恒定的离子强度 保持试液在离子选择性电极适合的pH范围内 使被测离子释放成为可检测的游离离子 配制方法 1mol/L的NaCl，使溶液保持基本稳定的离子强度； 0.25mol/L的HAc和0.75mol/L的NaAc， 使溶液pH保持 在5左右； 0.001mol/L的柠檬酸钠，掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。
氟离子选择性电极 (简称氟电极) 以氟化镧单 晶片为敏感膜，对溶液中的氟离子具有良好的选 择性。氟电极、饱和甘汞电极 (SCE) 和待测试液 组成的原电池可表示为：
Ag|AgCl，NaCl，NaF|LaF3膜|试液||KCl（饱和），Hg2Cl2|Hg
一般离子计上氟电极接 (－) ，饱和甘汞电极接 (＋)，测得原电池的电动势为：
原处，电极暂不使用时，宜干放，使用时重新处 理。
注意事项 测量时浓度应由稀至浓，每次测定前要用 被测试液清洗电极、烧杯及搅拌子
氟电极浸入待测液中，应使单晶膜外不要 附着水泡，以免干扰读数。
测定过程中搅拌溶液的速度应恒定
读数时应停止搅拌
五、结果与讨论
1.在坐wk.baidu.com纸上以 E 对lg CF 作图，绘制标准曲 线。
氟离子选择性电极清洗
氟离子选择电极的空白电位值是体现电极质量的主要参数 ，同一厂家、型号的电极，其值愈大愈好。空白电位值因 生产厂家的不同而要求不一，在使用中应严格按厂家要求 进行洗涤至某一电位值，如340mV或220mV以上。一般情 况下，氟离子选择电极洗到接近最大空白电位值时，其工 作性能最好。此时，氟离子选择电极的线性范围大，测试 的稳定性最好。最大空白值与氟离子选择电极生产厂家、 使用、保养和维护等诸多因素有关，要求氟离子选择电极 的最大空白值一致是不可能的。另外，测定标准溶液和样 品溶液前，控制空白电位值相同，以提高测试的精密度和 准确度。
总离子强度调节缓冲剂 (TISAB)：于 1000 mL 烧杯 中加入 500 mL 水和 57 mL 冰乙酸，58 g NaCl，12 g 柠檬酸钠，搅拌至溶解。将烧杯置于冷水中，在 pH 计的 监测下，缓慢滴加 6mol/L NaOH 溶液，至溶液的 pH＝ 5.0～5.5，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、干燥的试剂瓶中。
的试液电池的电动势Ex，然后在其中加入浓度为
cs，体积为Vs的含待测离子的标准溶液（要求：
Vs约为试液体积的，而cs则为cx的100倍左右）在
同一实验条件下再测其电池的电动势Ex+s，则
25℃时
cx c(10 E / S 1)1
其中：
c cSVS
Vx
斜率（S）需要在相同实验条件下测量求得。
电极；饱和甘汞电极；100 毫升容量瓶 5 个；10 毫升移 液管 2 支；100 毫升烧杯 1 个。
试剂: 0.100mol/L F-标准溶液：准确称取 120 ℃ 干燥 2 h 并经冷却的优级纯NaF 4.20g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。
3.标准溶液和水样溶液的配制 用移液管吸取10ml 0.100mol/L NaF标准溶液和 10 mL TISAB 溶液在 100 mL 容量瓶中稀释至刻 度，得到10-2mol/L NaF标准溶液。再用逐级稀释 法配制浓度为 10-3, 10-4和10-5 NaF标准溶液，在 逐级稀释时，加入 9 mL TISAB 溶液即可。用移 液管吸取 10 mL 水样和 10 mL TISAB 溶液在 100 mL容量瓶中稀释至刻度，得到水样溶液。
2.根据水样测得的电位值，在标准曲线上查到 其对应的浓度，计算水样中氟离子的含量 (以 mg/L 计)，Mf=19.00
3.此水能否作为饮用水？
定量方法 标准曲线法 以所测得电动势E为纵坐标，浓度c的负对 数-lgcF-为横坐标，绘制标准曲线。
定量方法 标准加入法
在一定实验条件下，先测定体积为Vx，浓度为Cx
E=K‘+0.059lgCF CF为待测试液中 F- 浓度。
E与lg CF成线性关系，因此只要作出 E-lg CF 标准曲线，即可由水样的 E 值从标准曲线求 得水中氟的含量。
用氟电极测量 F- 时，最适宜 pH 范围为 5~7。 pH 值过低，易形成 HF、HF2- 等，降低了aF ；pH 值过高，OH- 浓度增大，OH- 在氟电极上与 F- 产 生竞争响应。也由于 OH- 能与单晶膜中 LaF3 产 生如下反应
直接电位法测水中微量氟离子
一、实验目的
1 ：直接电位法测定氟离子含量的原理， TISAB的配制方法及作用，标准系列溶液的 配制方法。
2 ：电池电动势的测定，对仪器及配套设 施的维护和保养；数据处理方法。
二、基本原理
饮用水中氟含量的高低，对人的健康有一定 的影响。氟含量太低，易得牙龋病，过高则会发 生氟中毒，适宜含量为0.5-1mg/L
四、操作步骤
1.连接线路：将氟电极和甘汞电极分别与离子 计正确相接，开启仪器开关，预热仪器。
2.清洗电极 取去离子水 50~60 mL 至 100 mL 烧杯中，放 入搅拌磁子插入氟电极和饱和甘汞电极。开启搅 拌器，使之保持较慢而稳定的转速 (注意在整个实 验过程中保持该转速不变，切记)，此时会观察到 离子计示数升高。2~3 mim 后，若读数小于 220 mV，则更换去离子水，继续清洗，直至读数高于 220 mV。
E= φ SCE- φ F φ SCE和 φ F分别为饱和甘汞电极和氟电极的电位。 当其他条件一定时 E=K+0.059lgaF 其中 K 为常数，0.059 为 25 ℃ 时电极的理论 响应斜率，aF为待测试液中 F- 活度。
用离子选择性电极测量的是离子活度，而通常定 量分析需要的是离子浓度。若加入适量惰性电解 质作为总离子强度调节缓冲剂 (TISAB)，使离子 强度保持不变，则上式) 可表示为：
4.标准溶液 E的测定 依次测量 10-5, 10-4, 10-3和10-2 NaF标准溶液的
mV 数 (注意测定次序由稀到浓，每测量 1 份试液，
无需清洗电极，电极表面残留溶液用滤纸吸干即 可，平衡时间为 4 min )。 5.水样 E的测定
按步骤 2 用去离子水浸洗电极，直至电位值大 于10-5mol/L NaF 标准溶液的 mV 值。倒出水样 50~60 mL 于烧杯中，放入搅拌磁子，插入清洗好 的电极进行测定，按步骤 4 方法读取稳定电位值。 6.结束实验：用蒸馏水清洗电极数次，晾干后放回
LaF3+3OH- → La(OH)3 + F溶解的F- 响应而造成干扰。故通常用柠檬酸 盐缓冲溶液来控制溶液的 pH 值。氟电极只对游 离氟离子有响应，而 F- 易与Al3+,Fe3+配位，柠檬 酸盐是较强的配位剂，还可消除Al3+,Fe3+的干扰。
三、仪器及试剂 仪器：PXD－12 离子计；电磁搅拌器；氟离子选择性
思考题
1.为什么要加入总离子强度调节缓冲剂?如何 配制？ 2.为什么要清洗氟电极，使其响应电位值高于 220 mV？
总离子强度调节缓冲剂
作用 维持试液和标准溶液恒定的离子强度 保持试液在离子选择性电极适合的pH范围内 使被测离子释放成为可检测的游离离子 配制方法 1mol/L的NaCl，使溶液保持基本稳定的离子强度； 0.25mol/L的HAc和0.75mol/L的NaAc， 使溶液pH保持 在5左右； 0.001mol/L的柠檬酸钠，掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。
氟离子选择性电极 (简称氟电极) 以氟化镧单 晶片为敏感膜，对溶液中的氟离子具有良好的选 择性。氟电极、饱和甘汞电极 (SCE) 和待测试液 组成的原电池可表示为：
Ag|AgCl，NaCl，NaF|LaF3膜|试液||KCl（饱和），Hg2Cl2|Hg
一般离子计上氟电极接 (－) ，饱和甘汞电极接 (＋)，测得原电池的电动势为：
原处，电极暂不使用时，宜干放，使用时重新处 理。
注意事项 测量时浓度应由稀至浓，每次测定前要用 被测试液清洗电极、烧杯及搅拌子
氟电极浸入待测液中，应使单晶膜外不要 附着水泡，以免干扰读数。
测定过程中搅拌溶液的速度应恒定
读数时应停止搅拌
五、结果与讨论
1.在坐wk.baidu.com纸上以 E 对lg CF 作图，绘制标准曲 线。
氟离子选择性电极清洗
氟离子选择电极的空白电位值是体现电极质量的主要参数 ，同一厂家、型号的电极，其值愈大愈好。空白电位值因 生产厂家的不同而要求不一，在使用中应严格按厂家要求 进行洗涤至某一电位值，如340mV或220mV以上。一般情 况下，氟离子选择电极洗到接近最大空白电位值时，其工 作性能最好。此时，氟离子选择电极的线性范围大，测试 的稳定性最好。最大空白值与氟离子选择电极生产厂家、 使用、保养和维护等诸多因素有关，要求氟离子选择电极 的最大空白值一致是不可能的。另外，测定标准溶液和样 品溶液前，控制空白电位值相同，以提高测试的精密度和 准确度。
总离子强度调节缓冲剂 (TISAB)：于 1000 mL 烧杯 中加入 500 mL 水和 57 mL 冰乙酸，58 g NaCl，12 g 柠檬酸钠，搅拌至溶解。将烧杯置于冷水中，在 pH 计的 监测下，缓慢滴加 6mol/L NaOH 溶液，至溶液的 pH＝ 5.0～5.5，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、干燥的试剂瓶中。
的试液电池的电动势Ex，然后在其中加入浓度为
cs，体积为Vs的含待测离子的标准溶液（要求：
Vs约为试液体积的，而cs则为cx的100倍左右）在
同一实验条件下再测其电池的电动势Ex+s，则
25℃时
cx c(10 E / S 1)1
其中：
c cSVS
Vx
斜率（S）需要在相同实验条件下测量求得。
电极；饱和甘汞电极；100 毫升容量瓶 5 个；10 毫升移 液管 2 支；100 毫升烧杯 1 个。
试剂: 0.100mol/L F-标准溶液：准确称取 120 ℃ 干燥 2 h 并经冷却的优级纯NaF 4.20g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。
3.标准溶液和水样溶液的配制 用移液管吸取10ml 0.100mol/L NaF标准溶液和 10 mL TISAB 溶液在 100 mL 容量瓶中稀释至刻 度，得到10-2mol/L NaF标准溶液。再用逐级稀释 法配制浓度为 10-3, 10-4和10-5 NaF标准溶液，在 逐级稀释时，加入 9 mL TISAB 溶液即可。用移 液管吸取 10 mL 水样和 10 mL TISAB 溶液在 100 mL容量瓶中稀释至刻度，得到水样溶液。
2.根据水样测得的电位值，在标准曲线上查到 其对应的浓度，计算水样中氟离子的含量 (以 mg/L 计)，Mf=19.00
3.此水能否作为饮用水？
定量方法 标准曲线法 以所测得电动势E为纵坐标，浓度c的负对 数-lgcF-为横坐标，绘制标准曲线。
定量方法 标准加入法
在一定实验条件下，先测定体积为Vx，浓度为Cx
E=K‘+0.059lgCF CF为待测试液中 F- 浓度。
E与lg CF成线性关系，因此只要作出 E-lg CF 标准曲线，即可由水样的 E 值从标准曲线求 得水中氟的含量。
用氟电极测量 F- 时，最适宜 pH 范围为 5~7。 pH 值过低，易形成 HF、HF2- 等，降低了aF ；pH 值过高，OH- 浓度增大，OH- 在氟电极上与 F- 产 生竞争响应。也由于 OH- 能与单晶膜中 LaF3 产 生如下反应
直接电位法测水中微量氟离子
一、实验目的
1 ：直接电位法测定氟离子含量的原理， TISAB的配制方法及作用，标准系列溶液的 配制方法。
2 ：电池电动势的测定，对仪器及配套设 施的维护和保养；数据处理方法。
二、基本原理
饮用水中氟含量的高低，对人的健康有一定 的影响。氟含量太低，易得牙龋病，过高则会发 生氟中毒，适宜含量为0.5-1mg/L
四、操作步骤
1.连接线路：将氟电极和甘汞电极分别与离子 计正确相接，开启仪器开关，预热仪器。
2.清洗电极 取去离子水 50~60 mL 至 100 mL 烧杯中，放 入搅拌磁子插入氟电极和饱和甘汞电极。开启搅 拌器，使之保持较慢而稳定的转速 (注意在整个实 验过程中保持该转速不变，切记)，此时会观察到 离子计示数升高。2~3 mim 后，若读数小于 220 mV，则更换去离子水，继续清洗，直至读数高于 220 mV。