实验 氟离子选择性电极测定饮用水中的氟20页PPT
试验一用氟离子选择性电极测定水中微量F-离子
实验一用氟离子选择性电极测定水中微量氟离子—标准曲线法一、实验目的学习氟离子选择性电极测定微量F-离子的原理和测定方法。
二、实验原理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），电极管内放入NaF+NaCl混合溶液作为内参比溶液，以Ag-AgCl作内参比电极。
当将氟电极浸入含F-离子溶液中时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位△φM△φM= K-0.059 lg a F-(25℃)以氟电极作指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入试液组成工作电池：Pt |Hg |Hg2Cl2 | KCl(饱和)‖F-试液| LaF3 | NaF，NaCl(均为0.1mol/L) | AgCl |Ag 工作电池的电动势E = K ′- 0.059 lg a F- (25℃)在测量时加入以HAc，NaAc，柠檬酸钠和大量NaCl配制成的总离子强度调节缓冲液（TISAB）。
由于加入了高离子强度的溶液（本实验所用的TISAB其离子强度µ＞1.2），可以在测定过程中维持离子强度恒定，因此工作电池电动势与F-离子浓度的对数呈线性关系：E = k - 0.059 lg C-F本实验采用标准曲线法测定F-离子浓度，即配制成不同浓度的F-标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测得试液的E x，由E - lg C-曲线查得未F知试液中的F-离子浓度。
当试液组成较为复杂时，则应采取标准加入法或Gran 作图法测定之。
氟电极的适用酸度范围为pH=5～6，测定浓度在100～10-6mol/L范围内，△φM 与lg C-呈线性响应，电极的检测下限在10-7mol/L左右。
F氟离子选择电极是比较成熟的离子选择性电极之一，其应用范围较为广泛。
本实验所介绍的测定方法，完全适用于人指甲中F-离子的测定（指甲需先经适当的预处理），为诊断氟中毒程度提供科学依据；采取适当措施，用标准曲线法可直接测定雪和雨水中的痕量F-离子；磷肥厂的残渣，经HCl分解，即可用来快速、简便地测定其F-离子含量；用标准加入法不需预处理即可直接测定尿中的无机氟与河水中的F-离子，通过预处理，则可测定尿和血中的总氟含量；大米、玉米、小麦粒经磨碎、干燥、并经HClO4浸取后，不加TISAB，即可用标准加入法测定其中的微量氟；本法还可测定儿童食品中的微量氟。
离子选择性电极法测定水中微量氟
实验一 离子选择性电极法测定水中微量氟实验日期：______ 同组人：________________ 成绩：____一、实验目的(1)掌握离子选择性电极法测定离子含量的原理和方法； (2)掌握标准曲线法和标准加入法的适用条件； (3)了解使用总离子强度调节缓冲溶液的意义和作用； (4)熟悉氟电极和饱和甘汞电极的结构和使用方法； (5)掌握酸度计的使用方法。
二、实验原理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。
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LaF 3单晶膜(掺有微量EuF 2，利于导电)，电极管内装有0.1mol ·L -1 NaCl-NaF 组成的内参比溶液，以Ag-AgCl 作内参比电极。
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：--=F S K E αlg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 c S K E lg '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HF 2-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CaF 3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。
最新离子选择性电极法测定水样中氟离子的含量
氟元素简介
☺ 人体必需的微量元素之一，可以坚固骨骼和 牙齿，预防龋齿。
轻度氟中毒症状：氟斑牙，牙齿变黄，变黑。 重度氟中毒症状：氟骨症，骨头变形，丧失
劳动和生活自理能力。 一旦中毒，终生成疾。
三、实验步骤
１、仪器的连接 将氟离子选择性电极与饱和甘汞电极分别与酸
直接电位法中加入的一种不含被测离子、不污损电 极的浓电解质溶液，由固定离子强度、保持液接电位稳 定的离子强度调节剂、起pH缓冲作用的缓冲剂、掩蔽干 扰离子的掩蔽剂组成。
NaCl: 0.1mol/L, HAc:0.25mol/L, NaAc0.75 mol/L, 柠檬酸钠 0.001 mol/L pH=5.0, 总离子强度为1.75
四、数据处理
标准曲线法：
绘制Ｅ～pF曲线，查出pFx, 则 pF＝ pFx－１，求出F－的浓度。
一次标准溶液加入法：
CsVs
Cx=
(10△E/S-1)-1 (mol/L)
Vx+Vs
总离子强度调节缓冲溶液（total ionic strength adjustment buffer, TISAB):
度计的接口相连接，开启仪器开关，预热仪器。 ２、清洗电极
取二次水50mＬ置于烧杯中，放入搅拌磁子， 插入氟离子选择性电极与饱和甘汞电极，开动电磁 搅拌器，清洗至读数恒定。
３、用标准曲线法对试样进行测定 A）标准溶液的配制及试样的处理
准确移取pF=1.00的NaF标准溶液5.00mＬ置于50 mＬ容量瓶中，加入TISAB 5.00mＬ, 定容，摇匀，得 pF=2.00的NaF标准溶液。
B)电动势的测定
将标准溶液分别倒入塑料烧杯中，放入搅拌磁子， 插入洗净的两支电极，待读数不变稳定2min后记录电动 势的值。按照浓度由低到高的顺序逐次测定，每测量一 份溶液，无需清洗电极，只需用滤纸沾去电极上的水珠 即可， 分别用E6、E5、E4、E3、E2表示。
氟离子选择性电极测定水样中氟离子含量
实验三氟离子选择性电极测定水样中氟离子含量一、实验目的1. 学会氟离子选择性电极测定氟离子的原理和测定方法2. 学会使用酸度计二、实验原理氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜，内充NaF、NaCl混合液作为内参比溶液，以Ag-AgCl电机为内参比电极。
当把氟离子选择性电极浸入含有F-的溶液中，敏感膜内外两侧产生膜电位：△φ=K-0.0592lga F-（25℃）。
以饱和甘汞电极为参比电极，氟离子选择性电极为指示电极，浸入含有F-的溶液中，组成工作电池：Hg，Hg2Cl2∣KCl∣∣F-试液∣LaF3∣NaF，NaCl∣AgCl ，Ag 在测定时加入大量的离子强度调节缓冲溶液（TISAB），可以在测量过程中维持离子强度恒定，因此，E= K，-0.0592lgC F-（25℃）。
本实验采用标准曲线法测定试液中F-的含量。
即配制一系列浓度不同的F-标准溶液，分别测定工作电池的电动势，绘制E-pF曲线，并在相同的实验条件下，测得试液的Ex，从曲线上查出试液的pF。
三、仪器与试剂1. 仪器：酸度计；电磁搅拌器；聚四氟乙烯搅拌磁子；5 cm3移液管；50 cm3容量瓶。
2. 试剂：pF=1.00的NaF标准溶液，TISAB，待测水样。
四、实验步骤1. 标准溶液的配制（1）准确移取pF=1.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液5.00 cm3，定容，摇匀，得pF=2.00的F-标准溶液。
（2）准确移取pF=2.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=3.00的F-标准溶液。
（3）准确移取pF=3.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=4.00的F-标准溶液。
（4）准确移取pF=4.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=5.00的F-标准溶液。
仪器分析实验二用氟离子选择性电极测定水中微量F-离子
9408 离子选择电极法测定水中氟的含量.doc实验十二离子选择电极法测定水中氟的含量；一、目的要求；1、掌握电位法的测定原理和方法；2、学会正确使用；自从氟离子选择电极问世以来，用该电极直接电位法测；图1氟离子选择电极结构简图；以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入；氟离子选择电极│F－试液│饱和甘汞电极；当试液的离子强度为定值时，电池的电动势E 与F－试；2.303RT；E?K?lgCF?；F实验十二离子选择电极法测定水中氟的含量一、目的要求1、掌握电位法的测定原理和方法；2、学会正确使用氟离子选择电极。
二、方法原理自从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(结构简图见图1)。
图1 氟离子选择电极结构简图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│饱和甘汞电极当试液的离子强度为定值时，电池的电动势E与F－试液的浓度CF－有确定的关系：2.303RTE?K?lgCF?FE与lgCF?成线性关系，因此可以用直接电位法测定F －的浓度。
当氟电极插入到F-溶液中时，F-在晶体膜表面进行交换。
25℃时： E = K - 0.059 lgaF- = K + 0.059 pF离子选择性电极测量的是溶液中的离子活度，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，才可以近似认为测量的是离子浓度。
本实验用标准工作曲线法测定水中氟离子的含量，测量的pH值范围为5.0－6.0，加入含有氯化钠、乙酸及柠檬酸钠的总离子强度调节缓冲剂（TISAB）以控制酸度、保持一定的离子强度和消除干扰离子对测定的影响。
三、仪器与试剂仪器： pH离子计，电磁搅拌器；氟离子选择电极和饱和甘汞电极各一支；玻璃器皿一套。
试剂：0.1000mol/L氟标准溶液：准确称取经105℃下烘2h的NaF4.199g，用二次去离子水溶解后定容于1L容量瓶中，贮存于聚乙烯瓶中备用。
氟离子选择电极测定水中的氟
氟离子选择电极测定水中的氟一、目的要求1. 掌握用标准曲线法、标准加入法和Gran作图法测定未知物浓度。
2. 学会使用离子计。
二、实验原理实验原理氟离子选择电极的电极膜由LaF3单晶制成，结构如图12-5所示。
电极电位（25℃）为：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Ф对lgc 作图，然后由测得的未知试液的电位值Ф ，在标准曲线上查得其浓度。
标准加入法，首先测量体积为V5、浓度为C x的被测离子试液的电位值Фx，若为一价阳离子：假定，合并以上两式重排后取反对数：若V x>>V5（通常为100倍），可忽略，则:式中，；△Ф为两次测得的电位值之差；为电极的实际斜率，可从标准曲线上求出。
用标准加入法时，通常需要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。
Gran作图法，它相当于多点增量法。
Gran作图法用于电位法时，经一次标准加入后，再分别加入4次标准溶液，并测定相应的电位值，由式:改写为：若对V5做图，得一条直线。
将直线外推，与横坐标相交于原点的左边，则由上式得：Gran作图法用于电位滴定法时，与横坐标相交于原点的右边，则以对V 5，作图非常麻烦，需计算的值。
若用Gran坐标纸，只要将测得的电位值Ф对V 5作图，则很方便。
Gran坐标纸如图12-6所示。
该坐标纸是已校准10%体积变化的半反对数坐标纸。
实际作图时应注意：(1)纵坐标是实测的电位值，由于纵坐标是按标度的（s 是给定的离子选择电极的斜率，一价离子为58mV；二价为29mV。
Ф是电位值，按5mV比例设定），它近105/58、1010/58…算出，所以标定纵坐标时一价离子一大格应为5mV；二价离子一大格为2.5mV。
(2)横坐标为加入标准溶液的体积，若试液V x取100mL，则横坐标每一大格为1mL；若取50mL，则每一大格为0.5mL。
离子选择性电极法测定水样中氟离子的含量
四、数据处理
标准曲线法：
绘制Ｅ～ 曲线 查出pFx, 则 绘制Ｅ～pF曲线，查出 Ｅ～ 曲线， pF＝ pFx－１，求出 －的浓度。 求出F 的浓度。 ＝ － 一次标准溶液加入法：
Cx= CsVs Vx+Vs (10△E/S-1)-1 (mol/L)
总离子强度调节缓冲溶液（total ionic strength 总离子强度调节缓冲溶液 adjustment buffer, TISAB):
五、思考题
1. 什么是离子选择性电极？ 什么是离子选择性电极？ 2. 为什么可以使用氟离子选择性电极测定氟离子的含量？ 为什么可以使用氟离子选择性电极测定氟离子的含量？ 3. 测定过程中用到几支电极，分别起什么作用？ 测定过程中用到几支电极，分别起什么作用？ 4. 简述总离子强度调节缓冲溶液的组成及作用。 简述总离子强度调节缓冲溶液的组成及作用。 5. 自来水样品能否直接测定？ 自来水样品能否直接测定？ 6. 实验用到的定量分析方法有哪几种？ 实验用到的定量分析方法有哪几种？
4. 用一次标准溶液加入法进行测定
在干燥的烧杯中分别加入样品25.00mL、 、 在干燥的烧杯中分别加入样品 TISAB5.00mL、二次水 、二次水20.00mL，搅拌均匀，放入搅拌 ，搅拌均匀， 磁子，插入洗净的两支电极，待读数不变稳定2min后记 磁子，插入洗净的两支电极，待读数不变稳定 后记 录电动势的值。再向此烧杯中准确加入1.00mL pF=1.00 录电动势的值。再向此烧杯中准确加入 标准溶液， 的NaF标准溶液，搅拌均匀，再次记录电动势的值。两 标准溶液 搅拌均匀，再次记录电动势的值。 次差值用△ 表示。 次差值用△Ｅ表示。
三、实验步骤
１、仪器的连接 将氟离子选择性电极与饱和甘汞电极分别与酸 度计的接口相连接，开启仪器开关，预热仪器。 度计的接口相连接，开启仪器开关，预热仪器。 ２、清洗电极 取二次水50mＬ置于烧杯中，放入搅拌磁子， Ｌ置于烧杯中，放入搅拌磁子， 取二次水 插入氟离子选择性电极与饱和甘汞电极， 插入氟离子选择性电极与饱和甘汞电极，开动电磁 搅拌器，清洗至读数恒定。 搅拌器，清洗至读数恒定。
离子选择性电极测定饮用水中的氟
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科学研究
离子选择性电极法测定饮用水中的氟含量在科学研究中也有广泛应用。例如，研究水中氟的来源、迁移 转化规律等。这些研究有助于深入了解水中氟的分布和变化规律，为环境保护和治理提供科学依据。
注意事项
01
仪器校准
在使用离子选择性电极法测定饮用水中的氟含量时，应定期对仪器进行
校准，确保测量结果的准确性。同时，要关注电极的性能和使用寿命，
离子选择性电极测定 饮用水中的氟
目录
• 离子选择性电极概述 • 饮用水中的氟 • 离子选择性电极测定饮用水中的氟的方法 • 结果解读与实际应用 • 结论与展望
01
离子选择性电极概述
离子选择性电极的定义
离子选择性电极是一种电化学传感器， 能够根据溶液中特定离子的浓度产生 电位响应。
它由敏感膜、内参比电极和内参比溶 液组成，可以用于测量溶液中的离子 活度。
离子选择性电极的原理
当离子选择性电极浸入溶液中时，敏 感膜与溶液中的目标离子相互作用， 产生电位响应。
VS
电位随目标离子浓度的变化而变化， 通过测量电位值可以推算出目标离子 的浓度。
离子选择性电极的应用
离子选择性电极广泛应用于环境监测 、食品分析、制药和临床等领域。
在饮用水检测中，离子选择性电极可 用于测定水中的氟、氯、硝酸盐等离 子的浓度，以确保水质安全。
及时更换电极。
02
水样处理
在测定过程中，应对水样进行适当的处理，如过滤、稀释等，以消除干
扰因素对测定的影响。同时，要保证水样的代表性，3
操作规范
操作人员应熟悉离子选择性电极法的原理和操作规范，严格按照操作规
程进行测定。在测定过程中，要保持实验室环境的清洁和稳定，避免外