离子选择电极测定自来水中的氟
实验12 氟离子选择性电极测定水中F －含量
实验12 氟离子选择性电极测定水中F－含量1. 目的要求(1) 掌握氟离子选择电极测定水中F－浓度的原理和方法；(2) 了解总离子强度调节缓冲溶液的意文和作用；(3) 熟悉用标准曲线法和标准加入法测定水中F－的浓度。
2. 仪器与试剂(1) 仪器：酸度计或离子活度计，氟离子选择电极，饱和甘汞电极，电磁搅拌器，吸量管，100mL容量瓶等。
(2) 试剂：①氟标准贮备溶液：称取于110℃干燥2h并冷却的NaF 0.2210g，用水溶解后转入1000mL容量瓶中，稀释至刻度,摇匀。
贮于聚乙烯瓶中。
此溶液每1mL含F－100µg。
②氟标准溶液：吸取10.00mL氟标准贮备溶液于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度,摇匀。
此溶液每1mL含F－10.0µg。
③总离子强度调节缓冲溶液(TISAB)：加入500mL与57mL冰醋酸，58gNaCl，12g柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)，搅拌至溶解。
将烧杯放冷后，缓慢加入6mol/LNaOH 溶液(约125mL)，直到pH在5.0~5.5之间，冷至室温，转入1000mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。
3. 实验步骤(1) 氟电极的准备：电极在使用前应10-3mol/LNaF溶液浸泡1~2h，进行活化，再用去离子水清洗电极到空白电位，即氟电极在去离子水中的电位约－300mV(此值各支电极不一样)。
(2) 标准曲线法：吸取10µg/mL的氟标准溶液0.00，0.50，1.00，3.00，5.00，8.00，10.00及水样20.00mL(或适量水样)，分别放入8个100mL容量瓶中，各加入20mL TISAB溶液，用水稀释至标线，摇匀。
由低浓度到高浓度依次移入塑料烧杯中(空白溶液除外)，插入氟电极和参比电极，放入一只塑料搅拌子，电磁搅拌2min ，静置1min 后读取平衡电位(达平衡电位所需时间与电极状况、溶液浓度和温度等有关，视实际情况掌握)，最后测定水样电位值。
离子选择电极法测定水中的微量氟离子
离子选择电极法测定水中的微量氟离子氟离子是一种常见的水中微量离子，它的存在对人体健康有一定的影响。
因此，对水中微量氟离子的测定显得尤为重要。
离子选择电极法是一种常用的测定水中微量离子的方法，下面将详细介绍离子选择电极法测定水中微量氟离子的原理、方法和注意事项。
一、原理离子选择电极法是一种基于离子选择电极的电化学分析方法。
离子选择电极是一种特殊的电极，它能够选择性地响应某种离子的浓度变化。
在离子选择电极法中，离子选择电极和参比电极组成电池，通过测量电池的电势变化来确定待测离子的浓度。
对于水中微量氟离子的测定，常用的离子选择电极是氟离子选择电极。
氟离子选择电极的工作原理是：电极表面涂有一层氟离子选择性膜，当待测溶液中存在氟离子时，氟离子会与选择性膜中的离子交换，导致电极表面的电势发生变化。
通过测量电势变化，可以计算出待测溶液中氟离子的浓度。
二、方法1. 仪器和试剂离子选择电极、参比电极、电位计、磁力搅拌器、分析天平、标准氟离子溶液、去离子水等。
2. 样品处理将待测水样取适量，加入少量去离子水稀释，使其浓度在离子选择电极的测量范围内。
3. 测量操作将离子选择电极和参比电极插入待测溶液中，开启磁力搅拌器，使溶液充分混合。
记录电位计上的电势值，待电势稳定后记录电势值。
重复测量3次，取平均值作为测量结果。
4. 标准曲线的绘制取不同浓度的标准氟离子溶液，按照上述方法测量其电势值，绘制出标准曲线。
通过标准曲线可以计算出待测水样中氟离子的浓度。
三、注意事项1. 离子选择电极的选择应根据待测离子的种类进行选择。
2. 测量前应将离子选择电极和参比电极清洗干净，避免污染。
3. 测量时应保持溶液充分混合，避免测量误差。
4. 测量结果应重复测量多次，取平均值作为最终结果。
5. 标准曲线的绘制应根据实际情况进行调整，以提高测量精度。
离子选择电极法是一种简单、快速、准确的测定水中微量氟离子的方法。
在实际应用中，应根据实际情况进行调整，以提高测量精度。
离子选择电极法测定水中氟化物应注意的事项
离子选择电极法测定水中氟化物应注意的事项1空白电位值电极在使用前必须在1 0 - 3 ｍｏｌ/ＬＮａＦ溶液中浸泡1ｈ～2ｈ进行活化,再用去离子水反复清洗,直至空白电位值达+2 70ｍＶ左右。
氟电极使用一段时间后就很难达到+2 7 0ｍＶ空白电位值,这是由于电极头部敏感部分受到油类污染所致,采用酒精浸泡再用现制的去离子水洗涤处理,可使空白电位值恢复到+2 70ｍＶ左右。
这里还要注意清洗电极和绘制校准曲线以及样品测量时应使用同一种水质的去离子水,以避免因水质不同所引起的测量误差。
2温度温度对测量结果的影响很大,当温度相差1 0℃时,所测电位相差约2ｍＶ。
测量时试液和绘制校准曲线的温度应相同,温差不得超过±1℃。
3测量标液测量时应先测低浓度后测高浓度,这样不仅可减少误差,还可减少响应时间,提高测试速度。
4响应时间开始测量第1个浓度,它一般是该方法的最低检测浓度,响应时间要长一些约5ｍｉｎ,以后从低浓度到高浓度测标液或样品,响应时间不到2ｍｉｎ就可读出稳定电位值。
如受样品中干扰物的影响,响应时间要稍长。
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。
【精品】自来水中含氟量的测定
【精品】自来水中含氟量的测定在中国，为了预防牙齿疾病，许多城市的自来水中添加了氟化物。
然而，太高的氟化物浓度对人体健康也有不良影响。
因此，监测自来水中氟化物浓度的方法显得尤为重要。
本实验采用离子选择性电极（ISE）法测定水中氟化物浓度。
ISE是一种专门测定一种离子浓度的电极。
当ISE与水中的某一离子接触时，它会根据该离子浓度的变化在电极表面产生电位差。
ISE法可以直接在水中测定离子浓度，并且速度快、准确性高、选择性好。
因此，在许多工业和科学领域，ISE已成为测定离子浓度的标准方法之一。
实验仪器和试剂仪器：离子选择性电极、溶液桥、pH计、电极夹、电源、阅读器材、恒温水槽。
试剂：氟化钠标准溶液(1.0×10^-3mol/L)、pH7.0磷酸盐缓冲液、蒸馏水。
实验步骤1. 将ISE和溶液桥连接到pH计。
将ISE放在pH7.0磷酸盐缓冲液中校正电位。
2. 取一定量自来水（大约 100mL），加入100μL pH7.0磷酸盐缓冲液，用蒸馏水稀释至200mL。
4. 在电极夹中将ISE和参比电极置于稀释后的水样中，稍微搅拌一下，使离子充分溶解。
5. 记录电极的电位值，然后再加入0.20mL氟化钠标准溶液，记录电位值。
6. 重复以上步骤，直到加入一定量氟化钠标准溶液后的电位值相对于起始电位值有足够大的变化。
7. 将每次测定的平均值代入标准曲线中，计算水样中的氟化物浓度。
实验数据记录与计算标准曲线如下：| 氟化物浓度 (mg/L) | 10^-2× E ||:-----------:|:------:|| 0.1 | 56.0 || 0.2 | 61.2 || 0.3 | 66.5 || 0.4 | 71.7 |注：E 为ISE在不同氟化物浓度下测定的电位值。
从自来水中测得的电位值为 72.2 mV。
代入标准曲线中，我们得出自来水中氟化物的浓度为 0.408 mg/L。
实验注意事项1. 实验过程中要保证水样的温度恒定，避免对结果的影响。
实验4—氟电极法测定自来水中的氟含量
仪器分析实验讲义04实验地点化学楼205 实验学时 3 授课教师 实验项目 氟电极法测定自来水中的氟含量预习提要1. 氟离子选择电极基本构造，内参比电极；2. 直接电位法基本原理；3. TISAB 的组分构成和作用；实验报告部分一、实验目的与要求1. 掌握离子选择性电极的响应机理；2. 学会使用离子计；3. 掌握氟离子电极测定F -的条件。
二、实验原理1. 直接电位法电位分析法是通过测定在零电流条件下的电极电位和浓度间的关系进行分析测定的一种电化学分析法。
它包括直接电位法和电位滴定法。
电位分析法一般使用一支指示电极和一支参比电极。
其中，指示电极的电极电位与待测离子的活度（或浓度）符合能斯特方程：2. 离子选择性电极及响应机理离子选择性电极是一类利用膜电位测定溶液中离子的活度或浓度的电化学传感器，当它和含待测离子的溶液接触时，在它的敏感膜和溶液的相界面上产生与该离子活度直接有关的膜电位。
当敏感膜两边分别与两个不同浓度或不同组成的电解质相接触时，膜两边交换、扩散离子数目不同，形成了双电层结构，在膜的两边形成两个相界电位，产生电位差，即形成膜电位。
氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择性电极。
将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（Ⅱ）以增加导电性）封在塑料管的一端，管内装0.1mol ·L-1 NaF 和0.1mol ·L-1 NaCl 溶液，以Ag/AgCl 电极为参比电极，构成氟离子选择电极。
测定时，以F-选择电极作指示电极，以饱和甘汞电极作参比电极，组成测量电池。
3. 总离子强度调节剂由于离子选择性电极响应的是离子活度，但离子活度只在较稀释的溶液内和离子浓度相等。
离子的活度取决于由离子内容决定的样品溶液中的离子强度。
为确保标准液和样品液离子强度相同，需要向溶液中加入离子强度调节剂。
另外，有些离子选择性电极只能用于一定范围pH 值溶液内。
在离子强度调节剂内加缓冲液可以将标准液和样品液调节至要求的pH 值。
自来水中含氟量的测定
自来水中含氟量的测定一、实验目的1.了解离子选择性电极的结构与性能2.掌握氟离子选择性电极测定氟的原理及测试方法。
二、基本原理所谓选择性电极，就是该电极具有选择性地对某一离子敏感的特性，可利用此性质测定该离子的含量，其它离子不干扰测定或影响极小。
因为氟离子是电荷的传导者，所以由氟化镧单晶组成的氟离子选择性电极的敏感膜对氟离子具有高选择性。
氟化镧电极的电位与溶液中氟离子的活度a F-符号能斯特方程式：E F-=k-2.303RT/F×lga F-式中k为常数,R为气体常数,T为测定时的绝对温度,F为法拉第常数(96487库).用氟离子选择性电极与饱和甘汞电极(参此电极)组成测量电池则电池电动势为E电池=E SCE-E F-=-E F-+E液接+E不对称令K= k+E液接+E不对称E电池=K+2.303RT/F×lga F-因此,通过测量该电池电动势,可直接求出试液中氟离子的活度.如要测定氟离子的浓度,需要考虑离子强度的影响,如果控制一定离子强度,可使离子活度系数(γ)维持不变,则有E电池=K-2.303RT/FlgγC F- =K-2.303RT/F lgC F-由此通过测量电池的电极电位可直接求氟离子浓度。
采用工作曲线法测定氟离子浓度，就是配制一系列已知浓度的标准氟离子溶液，分别测定其电动势，以电动势对氟离子浓度的对数值作图，可得一直线（工作曲线）。
再在相同条件下测定自来水水样中氟电极电位，由工作曲线的拟合表达式可直接计算出水样中氟离子的浓度。
酸度对氟电极有影响，氟化镧电极适于在pH5-6间使用，为此，需用缓冲溶液调节pH值。
有些阳离子（如Al3+,F e3+等）可用氟离子生成稳定的络合物而干扰测定、为消除这种干扰，加入络合剂柠檬酸钾等来消除这些阳离子的干扰。
使用总离子强度调节缓冲液（TISAB）既能控制溶液的离子强度，又可控制溶液的PH值，还可消除Al3+ 、F e3+等金属离子的干扰。
仪器分析实验-氟离子选择电极测定天然水中氟离子含量
仪器分析实验氟离子选择电极测定天然水中氟离子含量2017 年 5 月 12日氟离子选择电极测定天然水中氟离子含量许诗赫 PB14007321【实验目的】1、熟悉电位法的基本原理和一般分析方法；2、了解离子计的结构并掌握其基本操作技术；3、了解氟离子选择电极的基本功能，掌握离子计的使用方法。
【基本原理】0原理概述：氟离子选择电极对F－有选择性响应，并且在一定条件下，电池电势与试液中的氟离子浓度的对数呈线性关系。
通过氟离子选择电极可以定量测出自来水中的氟离子浓度。
0氟离子选择电极：电极底部敏感膜由LaF3单晶片制成，单晶中常加入少量的EuF2以增加其导电性，当电极插入含有F－的溶液时，F－在敏感膜与溶液界面扩散及在晶格的空穴中移动产生膜电位，电极电位的能斯特方程为：E F−= k −2.303RTF lg a F−=k−s lg a F−（k 为常数；s=2.303RTF为电极的斜率）实际测量时，F－选择电极与一支参比电极（如饱和甘汞电极）一同插入被测溶液中组成测量电池，电池的图解表示式为：氟离子选择电极︱试液（c=x）︱饱和甘汞电极（SCE）该电池的电池电势为：E = E SCE− E F−= E SCE− k s+lg a F−将E SCE和k合并，用E0表示有：E = E0+s lg a F−当溶液中加入较高浓度的TISAB溶液（总离子强度调节缓冲液）以维持恒定的离子强度时，可改写为：,E = E0+s lg c F−,25℃时，电池电势E为：E=E0+ 0.0592 lg c F−可见，在一定条件下，电池电势与试液中的氟离子浓度的对数呈线性关系。
0可以采用的实验方法：工作曲线法、标准加入法、仪器直读等其他方法。
0天然水中的氟离子：一般天然水中氟离子的含量很低。
在河流、湖泊等地表水中氟的含量通常为百分之几至十分之几毫克/升，而在地下水中氟含量则在1mg/L左右，在某些矿泉水中可能有更高的含量。
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实验一离子选择电极测定自来水中的氟
一．实验目的
1.掌握用氟离子选择电极测定水中微量氟的方法；
2.了解离子强度调节缓冲液的意义和作用；
3.掌握环境样品的预处理方法。
二．实验原理
1.离子选择性电极
1975年国际纯粹与应用化学协会给出明确的定义：离子选择性电极是一种电化学传感体，它的电位对溶液中给定离子的活度的对数呈线性关系，这些装置不同于包含氧化还原反应的体系。
其基本结构是由四部分组成：敏感膜、内导体系（内参比电极、内参比溶液）、电极杆、绝缘导线。
氟离子选择电极(简称氟电极)是晶体膜电极。
它的敏感膜是由难溶盐LaF3单晶(定向掺杂EuF2)薄片制成，电极内装有0.1mol·L–1NaF－0.1mol·L–1NaCl组成的内充液，浸入一根Ag—AgCl内参比电极。
测定时，氟电极、饱和甘汞电极(外参比电极)和含氟试液组成下列电池：
Ag│AgCl│(NaF(0.1moL·L–1)NaCl(0.1moL·L–1)│LaF3单晶│含氟试液(αF－)‖KCl(饱和)，Hg2Cl2│Hg
氟电极试液饱和甘汞电极
一般离子计上氟电极接(－)，饱和甘汞电极接(＋)，测得电池电位差为：
E电池=E SCE－(E膜＋E Ag-AgCl)＋E a＋E j
在一定的实验条件下(如溶液的离子强度、温度等)，外参比电极电位E SCE、活度系数，内参比电极电位E Ag-AgCl、氟电极的不对称电位E a以及液接电位E j等都可以作常数处理，而氟电极的膜电位E膜与氟离子活度的关系符合Nernst公式，因此上述电池的电位差E电池与试液中氟离子的浓度的对数呈线性关系，即
E电池=K – (2.303RT/F) lgC F
式中，K为常数，R为摩尔气体常数8.314J·mol–1·K–1，T为热力学温度，F为法拉第常数96485C·mol–1。
2.应用氟电极时需考虑三个问题：
（1）溶液pH的影响，试液的pH对氟电极的电位有影响，pH值在5~6是氟电极最佳pH 使用范围，在低pH值的溶液中，由于形成HF、HF2–等在电极上不响应的型体，降低了αF–。
pH值高时，OH–浓度增大，OH–在氟电极上与F–产生竞争响应，也由于OH–能与LaF3晶体
膜产生反应(LaF3＋3OH–→La(OH)3＋3F–)。
从而干扰电位响应，因此测定需要在pH5~6缓冲溶液中进行。
（2）为了使测定过程中F–的活度系数、液接电位E j保持恒定，试液要维持一定的离子强度，因此常在试液中加入一定浓度的惰性电解质，如KNO3，NaCl等以控制试液的离子强度。
（3）氟电极的选择性较好，但能与F–形成络合物的阳离子如Al(III)，Fe(III)，Th(IV)
以及能与La(III)形成络合物的阴离子对测定有不同程度干扰。
为了消除金属离子的干扰，加入掩蔽剂，如柠檬酸钾K3Cit、EDTA等。
以上三种实验条件用总离子强度调节缓冲剂(Total Ionic Strength Adjustment Buffer，TISAB)来控制，其组份为KNO3，HAc—NaAc，K3Cit。
三．仪器与试剂
1. 仪器：pH－S pH计；氟离子选择电极，使用前应在去离子水中浸泡1-2h；电磁搅拌器、50mL容量瓶、烧杯等。
2. 试剂：
(1)TISAB溶液，102g KNO3，83gNaAc，32g K3Cit，放入1L烧杯中，加入冰醋酸14mL，加600mL去离子水溶解，溶液的pH应为5.0-5.5，如超出此范围，应加NaOH或HAc调节，然后稀至1L。
(2)0.100mol·L–1NaF标准溶液：称取2.10gNaF(已在120℃烘干2h以上)，放入500mL烧杯中，加入100mL TISAB和300mL去离子水溶解后转移至500mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，转移至聚乙稀瓶中。
(3)高氯酸70-72%。
四．实验步骤
1. pHS-3酸度计使用方法
(1) 开机通电预热30min。
(2) 测量电极电位
①按下―mV‖档(此时定位键，斜率补偿键，温度补偿键不起作用)。
②将清洗过电极插入溶液内，并开动电磁搅拌机，仪器即指示两电极电位差。
2.实验操作
(1) 水样的预处理：
用聚乙烯瓶采集水样，用水蒸气蒸馏法预处理环境水样，水中氟化物在含高氯酸(或硫酸)的溶液中，通入水蒸气，以氟硅酸或氢氟酸形式被蒸出。
取50mL水样(氟浓度高于2.5mg/L时，可分取少量样品，用水稀释到50mL)于蒸馏瓶中加10mL高氯酸(70-72%)，加热，待蒸馏瓶内溶液温度升到约130℃开始通入蒸气，并维持温度在130-140℃，蒸馏速度为5-6mL/min,待接收瓶中馏出液体积约为200mL时，停止蒸馏，并用水稀释至200mL，供测定用。
(2) 标准溶液系列的配制：
取5个50mL容量瓶，在第一个容量瓶中加入10mL TISAB溶液，其余加入9mL TISAB 溶液。
用5mL移液管吸取5.0mL 0.100mol·L–1NaF标准溶液放入第一个容量瓶中，加去离子水至刻度。
即为1.00×10–2mol·L–1 F–溶液，1.00×10–3－1.00×10–6mol·L–1 F–溶液逐级稀释配制。
(3) 工作曲线的测绘：
上述(2)溶液分别倒入干燥的50mL烧杯中，并分别插入洗净的F－电极和SCE，在电磁搅拌机上搅拌3-4min，读下mV值，测量的顺序由稀到浓，这样在转换溶液时电极不必清洗，仅用滤纸吸去附着的溶液即可。
（注：更换水样溶液之前，电极必须用蒸馏水清洗。
） 以测得的电位值(mV)为纵坐标，以pC F－(或C F－)为横座标，在(半对数)坐标纸上作出工作曲线。
根据水样测得的电位值，从工作曲线上查出经预处理水样的C F-值，并换算成未经预处理水样的C F－并以mg·L–1表示。
五．数据处理
用半对数座标纸绘制标准曲线，从标准曲线上求实际斜率和线性范围，并求出样品中C F－。
六．思考题
1. 为什么测定时试液要按由稀到浓的顺序?
1.TISAB的组成是什么?它在测量中各起什么作用?
2.从工作曲线上可以得到哪些离子选择电极的特征参数?
3.写出离子选择电极的电极电位完整表达式。
4.用氟电极测得的是F－离子的浓度还是活度?如果要测量F－离子浓度，应该怎么办?
【注意事项】
1．在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。
测定过程中搅拌溶液的速度应恒定。
2．F－离子电极在使用前应在纯水中充分浸泡，若电极初用可浸泡1-2天，使得它在纯水中的电位值(VS SCE)应在＋340mV以上，若小于此值，可更换去离子水几次，直至电位在＋340mV以上，若无法达到此值，有可能是电极漏水或单芯片表面沾污，必须重装或作相应清洗。
3．电极内装电解质溶液，为防止芯片内侧附着气泡而使电路不通，在第一次使用前或测量后，可让芯片朝下，轻击电极杆，以除去芯片上的气泡。