离子选择电极法测定含氟牙膏中氟的含量

离子选择电极法测定含氟牙膏中氟的含量

一 目的要求

1.掌握用标准曲线法测定未知物浓度。

2.学会使用离子计和离子选择性电极。

二 原理

氟离子选择电极的电极膜由LaF 3单晶制成，电极电位（25o

C ）为：

F a b log 0592.0-=ϕ

测量电池为：

氟离子选择电极│试液（c=x ）‖SCE

测定时试液中应加入离子强度调节剂TISAB 。

标准曲线法，配制一系列标准溶液，以电位值φ对logC 作图，然后由测得的未知试液的电位值φ，在标准曲线上查得其浓度。

标准加入法，首先测量体积为V x 、浓度为c x 的被测离子试液的电位值φx ，若为一价阳离子： X X X X c f s b a s b log log +=+=ϕ

接着在试液中加入体积为V X ，浓度为c X 的被测离子的标准溶液，并测量其电位值φ1：

X

S X X S S V V c V c V f s b +++=log ϕ 若V S

假定f x ≈f s ，合并以上两式重排后取反对数：

1

10-∆=

∆S X c c ϕ 式中ϕ∆为两次测得的电位值之差；s 为电极的实际斜率，可从标准曲线上求出。

c c V V c c V V V c V c x x

s s x s x s s x x ∆+=+≈++

用标准加入法时，通常要求加入的标准溶液的体积比试液体积小100倍，浓度大100倍，使加入标准溶液后测得的电位变化达20—30mV。

三仪器与试剂

仪器数字离子酸度计；磁力搅拌器；电极：氟离子选择电极和饱和甘汞电极。

试剂×10-1mol/L F—标准贮备液：准确称取NaF(120o C烘1h)4.199g溶于1000mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。贮存于聚乙烯瓶中待用；×10-2—×10-5mol/L F—标准溶液用上述贮备液配制；配制离子强度调节剂(TISAB)：称取NaCl 58克，柠檬酸钠10克，溶解于800毫升蒸馏水中，再加入冰醋酸57毫升，用固体氢氧化钠（或40％氢氧化钠溶液）调节到pH=5，最后稀释到1升。样品（日用牙膏）。

四实验步骤

1氟离子选择电极的准备

将氟离子选择电极泡在1×10-4mol/L 氟离子溶液中约30min，然后用蒸馏水清洗数次直至测得的电位值约为-300mV(此值各支电极不同)。若氟离子选择电极暂不使用，宜于干放。

2绘制标准曲线

在5只100mL容量瓶中分别配制内含5mL离子强度调节剂的×10-2—×10-5mol/L 氟离子标准溶液。将适量标准溶液(浸没电极即可)分别倒入5只塑料烧杯中，插入氟离子选择和饱和甘汞电极，边接线路，放入搅拌子，由稀至浓分别测量标准溶液的电位值(为什么)

测量完毕后将电极用蒸馏水清洗直至测得电位值-300mV左右待用。

3试样中氟的测定

试样用自来水或牙膏，若用牙膏，用小烧杯准确称取约1g牙膏，然后加水溶解，加入5mL TISAB。煮沸2min，冷却并转移至100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，待用。

若用自来水，可直接在实验室取样。

(1) 标准曲线法准确移取自来水样50mL于100mL容量瓶中，加入5mL TISAB，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。然后全部倒入一烘干的塑料烧杯中，插入电极，连接线路。在搅拌条件下待电位稳定后读取电位值φx(此溶液别倒掉，留作下步实验用)。

(2) 标准加入法在实验(1)测得的电位值φx后，准确加入×10-4mol/L 氟离子标准溶液，测定电位值

φ1 (若读得的电位值变化小于20mV ，应使用×10-3

mol/L 氟离子标准溶液，此时实验需重新开始)。

(3) 空白试验 以蒸馏水代替试样，重复上述测定。

牙膏试样同样可按上述方式测定。

五 结果处理

1 用计算机绘制E －lgC f 曲线，根据水样测得的电位值，在校正曲线上查得对应的浓度。计算水中的氟离子含量。牙膏中氟离子含量计算公式： L c mol

g x g x 1000.0/19%000.1⨯=⨯

2根据标准加入法公式，求试样中F-的浓度：

1

10

-∆=

∆s x C C ϕ 六 注意事项

1. 测量时浓度应由稀至浓，每次测定后用被测试液清洗电极、烧杯以及搅拌子。

2. 绘制标准曲线时测定一系列标准溶液后，应将电极清洗至原空白电位值，然后再测定未知试液的电位值。

3. 测定过程中更换溶液时，“测量”键必须处于断开位置，以免损坏离子计。

4. 测定过程中搅拌溶液的速度应恒定。搅拌5-8分钟后，停止搅拌测量，测量结束后用水冲洗，再用滤纸吸干。

5．本实验中氟ISE 接负极，所以测出的电池电动势E 是负值，随浓度增加，E 增加（绝对值下降）。

6．氟电极不用时干燥保存。氟离子储备液要用聚乙烯瓶子装。

7．注意参比电极内是否有气泡，若没充满，应补充饱和氯化钾溶液。

七 思考题

1. 写出离子选择电极的电极电位完整表达式。

2. 为什么要加入离子强度调节剂

3. 试比较标准曲线法、标准加入法测得的F-的浓度有何不同。如有，说明原因。