分析实验报告牙膏中游离氟和可溶性氟含量的测定

仪器分析设计实验报告

实验题目：牙膏中游离氟和可溶性氟含量的测定

摘要：

氟具有防龋作用，国内外已将其作为一种有效的防龋制剂加至牙膏中。然而加入量不足，会使可溶性氟浓度偏低，失去防龋作用；加入过量的氟则会引起氟中毒，即以氟斑牙、氟骨症为主要特征的慢性全身性疾病。氟在牙膏中是以可溶性氟和难溶性氟形式存在。能起牙齿防龋和再矿化作用的是可溶性氟，而可溶性氟在牙膏储存过程中会与其他成分如Ca2+缓慢反应，转化为难溶性氟而失去对牙齿的保护作用。本实验通过氟离子电极法测定牙膏中游离氟和可溶性氟含量，通过探究缓冲液的pH值来选择最佳的实验条件。该方法具有选择性好, 准确、快速、检测范围宽的特点。

关键词：

牙膏游离氟可溶性氟测定氟离子选择性电极

引言：

目前，测定游离氟的方法主要有氟离子选择电极法、氟试剂分光光度法、茜素锆比色法、离子色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、原子发射光谱法、荧光法等。仪器法虽灵敏，但不易在基层实验室推广应用．分光光度法虽设备简单．但样品需进行繁琐的化学分离，难以获得理想的重复性。本实验采用氟离子选择电极法，其测定可溶性氟具有方法简便，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。

选用氟离子选择性电极来测定的原理：

氟离子选择电极是以氟化镧单晶片为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。氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为：

Ag,AgCl | [10-3mol/L NaF 10-1mol/L NaCl] | LaF3 | F—(试液) || KCl（饱和），Hg2Cl2 | Hg

E（电池）=E（SCE）—E（F）

= E（SCE）—κ+RT/F lnα(F,外)

=K+ RT/F lnα(F,外)

=K+0.059 logα(F,外)

式中，0.059为25℃时电极的理论响应斜率，其他符号具有通常意义。

用离子选择电极测量的是溶液中的离子浓度，而通常定量分析需要测量的是离子的浓度，不是活度。所以必须控制试液的离子强度。如果被测液的强度维持一定，则上述方程可表示为：

E（电池）==K+0.059 logα(F,外)

用氟离子选择电极测量F—时，最适宜pH值范围为5.5-6.5。pH值约为6的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的pH值。柠檬酸盐还可消除Al3+，Fe3+的干扰。

主要仪器与试剂：

（1）主要仪器：

氟离子选择电极、饱和甘汞参比电极、pH/mv计、LD4—2低速离心机、电磁搅拌器、pH计、电子天平、聚乙烯塑料瓶、100ml、50ml的容量瓶， 5ml的吸量管

（2）主要试剂：

0.1mol/L氟离子溶液、去离子水、柠檬酸钠缓冲溶液0.5mol/L、固体氢氧化钠（配成4mol/L的溶液）、12mol/L的HCl溶液（稀释成4mol/L的溶液）、高露洁冰爽劲白牙膏

实验内容与步骤：

1、氟离子标准溶液的配制：

（1）用5.00ml的吸量管准确吸取5.00ml 0.1mol/L的氟离子溶液于100ml的容量瓶中，用去离子水定容，摇匀，贮存于聚乙烯塑料瓶内备用。该溶液的浓度为：0.005mol/L，作为氟离子的标准溶液。

（2）用5.00ml的吸量管精确吸取0．50，1．00，2．00，3．00，4 .00，5．00 m1氟离子标准溶液，分别移入50 m1容量瓶中，各加入0.5mol/L柠檬酸缓冲液5 ml，用去离子水稀释至刻度。

2、标准溶液的测定

（1）准备

将氟电极和甘汞电极分别与pH/mv计相接，开启仪器开关，预热仪器。（2）清洗电极

取去离子水50ml左右于聚乙烯塑料杯中，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和甘汞电极，开启搅拌器，清洗电极，直至读数小于-370mv。

（3）工作曲线法

将标准溶液按浓度从低到高逐个转入50 m1聚乙烯杯中，放入搅拌磁子，插入已经洗净的电极，在磁力搅拌下测量其电位值E，记录并绘制E—logC(c为浓度)标准曲线(或计算回归方程式)。

3、样品制备

精确称取高露洁牙膏2.0466g(精确至0．001 g)置于50 m1小烧杯中，逐渐加入去离子水搅拌使溶解，转移至50m1容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，放置半小时，将上清液分别倒入4个具有刻度的10 m1精确离心管中，使其重量相等，在离心机(2 000 r／min)中离心30 min，冷却至室温，其上清液用于分析游离氟，可溶性氟浓度。

4、测定步骤

（1）游离氟测定法

A、吸取牙膏上层清液10.00ml置于50 m1容量瓶中，加柠檬酸缓冲液5 m1，用去离子水稀释至刻度，转入50 m1聚乙烯杯中，在磁力搅拌下测量其电位值，发现其电位值过大，不在标准曲线的线性范围之内。

B、然后再吸取5.00ml的牙膏上层清液置于50ml容量瓶中，加柠檬酸缓冲液5 m1，用去离子水稀释至刻度，转入50 m1聚乙烯杯中，在磁力搅拌下测量其电位值，发现其电位值过大，又不在标准曲线的线性范围之内。

C、接着吸取牙膏上层清液1.00ml置于50 m1容量瓶中，加柠檬酸缓冲液5 m1，

用去离子水稀释至刻度，转入50 m1聚乙烯杯中，在磁力搅拌下测量其电位值，虽然结果还是在线性范围之外，但是已经接近了线性范围。

D、最后移取1.00ml0.005mol/L的标准溶液和1.00ml的高露洁牙膏清液于50ml 的容量瓶中，加入5ml柠檬酸盐缓冲溶液，稀释至刻度，转入50 m1聚乙烯杯中，在磁力搅拌下测量其电位值，此值为加标后测得的电位值。

E、用回归方程式计算氟浓度。

（2）可溶性氟测定法吸取0．5 m1上清液，转入到2 m1微型离心管中，加0.7ml 4 mol/L的HC1溶液，离心管加盖．50℃水浴10 min，移至50 m1容量瓶中，加入0.7 m1 4 mol/L NaOH 溶液中和，再加5 m1柠檬酸缓冲液，用去离子水稀释至刻度，转入50 m1聚乙烯杯中，在磁力搅拌下测量其电位值，用回归方程式计算氟浓度。

结果与讨论

线性方程是：

Y=61.693x-79.529