化学实验室-氟离子选择性电极测天然水中的氟.pptVIP

饮用水中氟含量的高低对人体健康有一定影响，氟的含量太低易得龋齿，过高则会发生氟中毒现象，适宜含量为0.5mg·L-1左右。因此，监测饮用水中氟离子含量至关重要。氟离子选择性电极法已被确定为测定饮用水中氟含量的标准方法。自氟离子选择电极问世以来，用该电极直接电位法测定各种水样中的氟便是一种普遍、方便和准确的方法。氟离子选择电极简称为氟电极，其敏感膜是LaF3单晶。离子选择性电极是一种电化学传感器，它可将溶液中特定离子的活度转换成相应的电位信号。氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜(掺有微量EuF2，利于导电)，电极管内装有0.1mol·L-1NaCl-NaF组成的内参比溶液，以Ag-AgCl作内参比电极。以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入试液中，组成一个测量电池：氟离子选择电极|F-试液|饱和甘汞电极当氟离子选择电极(作指示电极)与饱和甘汞电极(参比电极)插入被测溶液中组成工作电池时，电池的电动势正在一定条件下与F-离子活度的对数值成线性关系：????FSKE?lg?式中，K值在一定条件下为常数；S为电极线性响应斜率(25℃时为0.059V)。当溶液的总离子强度不变时，离子的活度系数为一定值，工作电池电动势与F-离子浓度的对数成线性关系：????F为了测定F-的浓度，常在标准溶液与试样溶液中同时加入相等的足够量的惰性电解质以固定各溶液的总离子强度。试液的pH对氟电极的电位响应有影响。在酸性溶液中H+离子与部分F-离子形成HF或HF2-等在氟电极上不响应的形式，从而降低了F-离子的浓度。在碱性溶液中，OH-在氟电极上与F-产生竞争响应，此外OH-也能与CaF3晶体膜产生如下反应：CaF3+3OH-—→La(OH)3+3F-由此产生的干扰电位响应使测定结果偏高。因此测定需要在pH=5~6的溶液中进行，常用缓冲溶液HOAc-NaOAc来调节。氟电极的优点是对F-响应的线性范围宽(1～10-6mol·L-1)，响应快，选择性好。但能与F-生成稳定络合物的阳离子如A13+、Fe3+等以及能与La3+形成络合物的阴离子会干扰测定，通常可用柠檬酸钠、EDTA、磺基水杨酸或磷酸盐等加以掩蔽。使用氟电极测定溶液中氟离子浓度时，通常是将控制溶液酸度、离子强度的试剂和掩蔽剂结合起来考虑，即使用总离子强度调节缓冲溶液(TISAB)来控制最佳测定条件。本实验的TISAB的组成为NaCl、HOAc-NaOAc和柠檬酸钠。(2)氟电极在使用前应该怎样处理?使用后应该怎样保存?答：使用前须用去离子水活化过夜，或在10-3mol/LNaF溶液中浸泡1-2h，再用去离子水洗至空白电位值为300mv左右方可使用，使用时先洗净后用滤纸吸去水分；使用后用水充分洗净，然后浸泡在水中。长久不用时，应风干保存。(3)TISAB溶液包含哪些组分?各组分的作用怎样?答：TISAB主要包含乙酸、NaCl、柠檬酸钠等。乙酸缓冲溶液调节溶液的PH，加入NaCl是为了增强溶液离子强度，从而使离子活度系数恒定。加入柠檬酸进行掩蔽干扰离子：阴离子，OH-，阳离子，Fe3+Al3+、Sn。(4)氟离子选择性电极测得的是F-的浓度还是活度?如果要测定F-的浓度，应该怎么办?答：氟离子选择性电极的膜电位所反映的是F－的活度而不是浓度。用氟电极测出的只能是F－的活度。因为αF－＝fF－·CF－，所以只有当离子活度系数fF－固定不变时，氟电极的膜电位才与F－的浓度成线性关系，即ΔE膜＝K’＋0.059logCF－，这里K’是包括了活度系数fF－的新常数，这样就可以用氟电极直接测得F－的浓度(5)测定F-浓度时为什么要控制在pH≈5，pH过高或过低有什么影响?答：因为PH过低，H+离子与部分F-离子形成HF或HF2-，会降低F-离子的浓度；PH过高，LaF3薄膜与OH-离子发生反应而使溶液中F-离子浓度增加。因此溶液的酸度对测定有影响。氟电极的适用酸度范围为pH=5～6。氟离子电极测定水中的氟含量二.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）.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