工业分析化学

化学传感器技术在离子检测中的应用

摘要:化学传感器是指将各种物质的浓度转化为电信号而进行检测的仪器,用于离子检测时也称离子选择性电极,本文主要介绍氟离子选择电极检测牙膏中的氟离子含量,方法简便、灵敏、快捷。

关键词：化学传感器离子选择性电极简便灵敏快捷

引言

牙膏中的微量氟对人的牙齿有保健作用，它不仅可以增强牙齿钙的康酸性，同时抑制细菌发酵产生酸，所以能够坚固牙齿与骨骼，预防龋齿。但是浓度过高对人的影响很大，轻则影响牙齿和骨头的发育，出现氟化骨症、氟斑牙等慢性氟中毒，使得骨头密度过硬，很容易产生骨折，重则会引起恶心、呕吐、心律不齐等急性氟中毒，如果人体每公斤含氟量超过32～64毫克就会导致死亡。

新国标规定，成人含氟牙膏的氟含量底线由0.04%提高至0.05%，儿童含氟牙膏中氟含量应在0.05%到0.11%之间。牙膏产品的pH值由5.0至10.0调整为5.5至10.0. 在牙膏中最大允许浓度为1500mg/kg。

对于含氟牙膏中氟含量的规定国际上已有了公认的标准：儿童牙膏中每公斤氟的含量为500毫克，成人牙膏中每公斤氟的含量为1000毫克至1500毫克，只要使用的是符合标准的含氟牙膏，除非故意大量吞咽，否则不可能引起氟中毒。

实验部分

实验原理

用离子电极法测定牙膏中氟，由氟离子选择电极作为氟离子活度的指示电极，饱和甘汞电极作为工作电极，与待测溶液组成化学电池，通过测定其电池的电动势从而测定其离子活度（浓度）。由于氟离子选择电极对待测离子有选择性响应对于牙膏这种有浑浊度、色度、粘稠的样品可直接测定，省去了对样品进行的繁琐预处理。

仪器试剂

PXD - 2 型离子计、PHS- 2 型酸度计、电磁搅拌器、氟离子选择性电极、饱和甘汞电极

NaF、HAC、NaAC、NaCH 、NaOH、CDTA、柠檬酸钠。

实验方案

试液酸度的选择

配制若干份不同酸度的NaF 标液浓度均匀为10-3mol/L 分别测其电位值(mv) ，然后绘制电位与pH的曲线图，选择曲线较为平坦的pH范围。如：

此时pH选择范围应为5至6即可。

总离子强度调节剂的选择

分别配置组成相同但含量不同的离子强度调节剂，对同一份试样进行实验，绘制曲线，比较选择最适宜的TISAB。例如：

TISAB I: 57mLHAC, 58gNaCl, 12g 柠檬酸钠, 溶于500mL 去离子水中,然后置冷水浴中,缓缓加入6mo l/L NaOH, 调节pH5～6, 冷却至室温并稀释至1L。

TISABⅡ: 57mlHAC, 58gNaCl,4gCDTA，溶于500ml离子水中, 然后置冷水浴中, 缓缓加入6mol/L NaOH, 调节pH5～6,冷却至室温并稀释至1L。

作图如下：

由上图易知TISABⅡ的线性关系更好，所以选择TISABⅡ进行实验。

测定范围的选择

配制NaF 分列标准溶液10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、mol/L , 分别加入TISABⅡ 10mL 并测定它们的电位值。绘图如下：

由曲线可以看出，浓度在10-2——10-6 mol/L时电位值线性关系较好。

牙膏中氟含量的测定

分别称取1＃、2＃、3＃、4＃、5＃、6＃牙膏0.5 克左右, 溶解后加入T ISABⅡmL 并稀释至100mL。采用格氏作图法分别对1＃～ 6＃牙膏试液进行测定。

定量分析

总结

离子选择电极法测定可溶性氟具有方法便，操作快速，可测线性范围宽，抗阳离子干扰能力强，不受浊度、色度的影响等优点。因此，得到广泛应用。在氟离子选择电极法的测试过程中，测定标准溶液和样品溶液前，要控制相同的空白电位值以提高测试的准确度和精密度，样品和标准溶液应在相同温度下进行测定。测定结果的最佳pH值范围应为5到6之间。

工

业

分

析

化

学

化学与化工学院

应用化学0802班

0815020219

彭梦杰