牙膏中游离氟和可溶性氟含量的测定(最终版)

2010-2011学年第二学期

《仪器分析实验》

实验报告

牙膏中游离氟和可溶性氟含量的测定

学院: 化学与环境学院

学号: 20082401002

年级: 2008级

姓名: 温勇康

班级: 化学（教育）2班

指导老师: 曹玉娟

实验时间： 2010.05.20

一、实验题目：

牙膏中游离氟和可溶性氟含量的测定

二、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。

三、关键词：

牙膏游离氟可溶性氟测定氟离子选择性电极

四、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 lnα(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 lnα(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过低，易形成HF，影响F—的活度；pH值过高，易引起La（OH）3，影响电极的响应，故通常用pH值约为6的来控制溶液的pH值。柠檬酸盐还可消除Al3+，Fe3+的干扰。

五、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，PHS—3C型pH/mv计，LD4—2低速离心机，电磁搅拌器，电子天平，聚乙烯塑料瓶，100ml的容量瓶，50ml的容量瓶，5ml的吸量管，烧杯；

（2）主要试剂：

氟化钠标准溶液：0.1mol/L, 柠檬酸盐缓冲溶液:0.5mol/L,去离子水,固体氢氧化钠,含氟牙膏:高露洁冰爽劲白牙膏,12 mol/L HC1溶液

六、实验内容与步骤：

1、准备

将氟电极和甘汞电极分别与PHS—3C型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50-60mL置于聚乙烯塑料瓶中，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和感汞电极。开启搅拌器，2-3min后，若读数大于-370mV，则更换去离子水，继续清洗，直至读数小于-370mV。

3、氟离子标准溶液的配制：

移取0.1mol/L的氟化钠标准溶液5.0mL于100mL的容量瓶中，用去离子水定容，摇匀备用。该溶液中氟离子浓度为0.005mol/L。

4、制作标准曲线

分别精确吸取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，各加入柠檬酸缓冲液5 ml，用去离子水稀释至刻度，摇匀，然后将标准溶液分别倒出部分置于塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入已经洗净的电极，一直搅拌，待读数不变稳定后，读取电位值。按顺序从低至高浓度依次测量，每测量1份试液，无需清洗电极，只需用滤纸沾去电极上的水珠。测量结果列表记录并绘制E—lgC（F-）(C为浓度)标准曲线。

5、样品制备

精确称取样品2.0466g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，每个离心管装大约8mL溶液，使其重量大致相等，在低速离心机(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和可溶性氟的浓度。

6、测定步骤

（1）游离氟测定法

分别吸取上清液10 mL、5mL和1mL置于50 m1容量瓶中，各加柠檬酸缓冲液5 m1，用去离子水稀释至刻度，按步骤4分别转入50 m1聚乙烯杯中，在磁力搅拌下测量其电位值，由标准曲线算出其相应的氟含量，从而计算出游离氟浓度。

（2）可溶性氟测定法

吸取0．5 mL上清液，转入到2 mL微型离心管中，加0．7ml用12 mol/L的HC1溶液稀释而成的4mol/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 用固体氢氧化钠制成的4 mol/L 的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，用标准曲线算出其相应的氟含量，从而计算出可溶性氟浓度。

七、结果与数据处理：

1、用测量出的系列标准溶液的数据，在计算机上采取origin软件计算E—lgC（F-）曲线作直线方程处理的常数项(a，b)及其相关系数R。

2、根据样品测得的电位值，计算出F-的浓度，再换算出样品中F-的实际含量。

由下图可知标准曲线的方程为：

lgC（F-）= 0.01618E + 1.28071

相关系数 R=0.99916

4.计算样品中氟离子的含量

将样品的E值代入上诉方程式中，可以算出样品中氟离子浓度的对数，进而计算出F-的浓度，再换算出样品中F-的实际含量。

如下表所示：