离子选择性电极法测定

氟离子电极结构
离子选择电极的测量电路
二. 实验目的
1．掌握离子选择电极法的测定原理及实验方法 2．学会正确使用氟离子选择性电极
二、实验原理

氟离子选择性电极是以氟化镧（LaF3）单晶 片敏感膜的电位法指示电极，对溶液中的氟 离子具有良好的选择性。晶体膜的响应机理 一般用晶体离子传导原理及膜表面上相同离 子见的扩散作用来解释。
离子选择性电极法测定
天然水中的氟
一、预备知识
电分析化学（electroanalytical chemistry）是以溶液中
物质的电化学性质及变化来进行分析的方法。电化学性 质主要包括以电导、电位、电流、电量等电化学参数作 为研究对象，从而找出其与被测物质含量间的关系。 电位分析是在 零电流 条件下测定两电极间的电位差来确

四、实验步骤
1．将氟电极和甘汞电极接好，开通电源，预热 2．清洗电极：取去离子水50～60mL至100mL的烧杯中，放入 搅拌磁子，开启搅拌器，直到读数大于规定值260mV。 3．标准曲线法 （1）系列标准溶液的配制： 准确移取10.00 mL 0.100 mol· L-1 氟化钠标准溶液于100 mL容量瓶中，加入10.0mL TISAB溶液。用去离子水稀释至刻度，摇匀。逐级稀 释10－2 mol· L-1，10－3 mol· L-1，10－4 mol· L-1，10－5 mol· L-1，10－6 mol· L-1的标准溶液。稀释时只需9.0 mL TISAB （2）标准曲线的绘制：由稀到浓的顺序测定。 （3）水样的测定：用移液管移取50.0mL置于100mL干的容量 瓶中，加入TISAB溶液10.0 mL，用去离子水稀释至刻度。 清洗氟电极，使其在纯水中测得的毫伏数大于空白值。再测未知 水样。
如pH过低，则会形成HF或HF2－而影 响氟离子的活度；pH过高，则会产生OH－ 离子干扰。通常加入总离子强度调解缓冲 液（TISAB）, 其中含有的柠檬酸盐可以控 制试液的pH值；柠檬酸盐还能做掩蔽剂， 与铁，铝等离子形成络合物以消除它们因 与氟离子发生络合反应而产生的干扰；另 外，TISAB中还含有用以维持试液与标准 溶液所需离子强度的惰性电解质。
定物质浓度或含量的一类方法，它是一种重要的电化学
分析法。
电位分析法基本原理


将指示电极和参比电极插入溶液构成工作 电池（原电池），参比电极电位保持恒定， 指示电极电位取决于试液中被测组分的活 度，即电极间的电位差变化反应了指示电 极的电位变化。 电位分析法是在零电流下，测定指示电极 与参比电极间的电位差（即构成的原电池 的电动势），进而求出被测组分的活度 （一定条件下测得浓度）．
定量依据




氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可以表示为： Hg, Hg2Cl2︱KCl(饱和)‖F-试液︱LaF3(10-3mol· L-1), NaF(101mol· L-1), NaCl(0.1 mol· L-1) ︱AgCl 电池电动势E与氟离子活度的关系式为 E=K－2.303RT/F· lgaF－ =K－0.059 lgaF－(25℃) 其 中 0.059 为 25℃ 时电极的理论响应斜率，其他符号具有 通常意义。用离子选择性电极测量的时溶液中离子活度， 而通常定量分析需要测量的时离子的浓度，不是活度。 所以必须控制试液的离子强度。如果测量试液的离子强 度维持一定，则上述方程可表示为： E=K′－ 0.059lg[F-] （K′为常数） 电动势E与lg[F-]成线性关系。因此作出E对lg[F-]的标准曲 线，即可由水样测得的 E, 从标准曲线上求得水样中氟离 子浓度。
三、仪器与试剂
（一）仪器
离子计或pH/mV计（PHS-25型酸度计），电磁搅拌 器。 氟离子选择性电极，饱和甘汞电极。 （二）试剂 氟化钠标准溶液， 0.100 mol· L-1称取4.1988g氟化钠， 用去离子水溶液溶解并稀释至1L，摇匀。储存于聚 乙烯瓶中，备用。 总离子强度调解缓冲液（ TISAB ） : 取 29g 硝酸钠和 0.2g 二水合柠檬酸钠，溶于 50mL11 （体积）的醋 酸与50 mL 5 mol· L-1氢氧化钠的混合溶液中，测量 该溶液的 pH，若不在5.0－5.5内，可用5 mol· L-1氢 氧化钠或6mol· L-1盐酸调解至所需范围。
消除干扰
对晶体膜电极的干扰，主要不是由于共存 离子进入膜相参与响应，而是来自晶体表面 的化学反应，即共存离子与晶格离子形成难 溶盐或络合物，从而改变了膜表面的性质。 对于氟电极而言，主要的干扰是 OH － ，这是 由于在晶体表面存在下列化学反应： LaF3（固体）＋3OH－ LaOH（固体）＋3 F－ 实验表明，电极使用时最适宜的溶液 pH 范围 为5－5.5。
离子在晶体中的导电过程，是借助于 晶格缺陷而进行的。挨近缺陷空穴的导电 离子，能够运动至空穴中： LaF3＋空穴→LaF2+＋F－ 由于晶体膜表面不存在离子交换作用，所 以电极在使用前不需浸泡活化，其电位的 产生，仅是由于溶液中的待测离子能扩散 进入膜相的缺陷空穴，而膜相中的晶格缺 陷上的离子也能进入溶液相，因而在两项 界面上建立双电层结构而在敏感膜两侧形 成膜电位所致。
五、数据记录Baidu Nhomakorabea处理
1．记录E，在坐标纸上绘制E－lg[F－]曲线。 2．查出未知试样溶液中伏离子浓度[F －]，由下式 计算饮用水中氟含量： WF=[F－]×100/50.0×MF×1000 式中WF为每升饮用水样中氟的毫克数，MF-为氟 的原子量。