離子選擇性電極法測定

1、一、預(yù)備知識一、預(yù)備知識 電分析化學(xué)（電分析化學(xué)（electroanalytical chemistry）是以溶液中）是以溶液中物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)及變化來進行分析的方法。電化學(xué)性物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)及變化來進行分析的方法。電化學(xué)性質(zhì)主要包括以電導(dǎo)、電位、電流、電量等電化學(xué)參數(shù)作質(zhì)主要包括以電導(dǎo)、電位、電流、電量等電化學(xué)參數(shù)作為研究對象，從而找出其與被測物質(zhì)含量間的關(guān)系。為研究對象，從而找出其與被測物質(zhì)含量間的關(guān)系。 電位分析是在電位分析是在零電流零電流條件下測定兩電極間的電位差來確條件下測定兩電極間的電位差來確定物質(zhì)濃度或含量的一類方法，它是一種重要的電化學(xué)定物質(zhì)濃度或含量的一類方法，它是一種重要的

2、電化學(xué)分析法。分析法。電位分析法基本原理電位分析法基本原理v將指示電極和參比電極插入溶液構(gòu)成工作將指示電極和參比電極插入溶液構(gòu)成工作電池（電池（原電池原電池），參比電極電位保持恒定，），參比電極電位保持恒定，指示電極電位取決于試液中被測組分的活指示電極電位取決于試液中被測組分的活度，即電極間的電位差變化反應(yīng)了指示電度，即電極間的電位差變化反應(yīng)了指示電極的電位變化。極的電位變化。v電位分析法是在電位分析法是在零電流零電流下，測定指示電極下，測定指示電極與參比電極間的電位差（即構(gòu)成的原電池與參比電極間的電位差（即構(gòu)成的原電池的電動勢），進而求出被測組分的的電動勢），進而求出被測組分的活度活度（一定

3、條件下測得（一定條件下測得濃度濃度）1掌握離子選擇電極法的測定原理及實驗方法2學(xué)會正確使用氟離子選擇性電極v氟離子選擇性電極是以氟化鑭（LaF3）單晶片敏感膜的電位法指示電極，對溶液中的氟離子具有良好的選擇性。晶體膜的響應(yīng)機理一般用晶體離子傳導(dǎo)原理及膜表面上相同離子見的擴散作用來解釋。 離子在晶體中的導(dǎo)電過程，是借助于晶格缺陷晶格缺陷而進行的。挨近缺陷空穴的導(dǎo)電離子，能夠運動至空穴中： LaF3空穴LaF2+F 由于晶體膜表面不存在離子交換作用，所以電極在使用前不需浸泡活化，其電位的產(chǎn)生，僅是由于溶液中的待測離子能擴散進入膜相的缺陷空穴，而膜相中的晶格缺陷上的離子也能進入溶液相，因而在兩項界面

4、上建立雙電層結(jié)構(gòu)而在敏感膜兩側(cè)形成膜電位膜電位所致。 對晶體膜電極的干擾，主要不是由于共存離子進入膜相參與響應(yīng)，而是來自晶體表面的化學(xué)反應(yīng)，即共存離子與晶格離子形成難溶鹽或絡(luò)合物，從而改變了膜表面的性質(zhì)。對于氟電極而言，主要的干擾是OH，這是由于在晶體表面存在下列化學(xué)反應(yīng)： LaF3（固體）3OH LaOH（固體）3 F實驗表明，電極使用時最適宜的溶液pH范圍為55.5。 如pH過低，則會形成HF或HF2而影響氟離子的活度；pH過高，則會產(chǎn)生OH離子干擾。通常加入總離子強度調(diào)解緩沖液（TISAB）, 其中含有的檸檬酸鹽可以控制試液的pH值；檸檬酸鹽還能做掩蔽劑，與鐵，鋁等離子形成絡(luò)合物以消除它

5、們因與氟離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而產(chǎn)生的干擾；另外，TISAB中還含有用以維持試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液所需離子強度的惰性電解質(zhì)。v氟電極與飽和甘汞電極組成的電池可以表示為： Hg, Hg2Cl2KCl(飽和)F-試液LaF3(10-3molL-1), NaF(10-1molL-1), NaCl(0.1 molL-1) AgClv電池電動勢E與氟離子活度的關(guān)系式為 E=K2.303RT/FlgaF =K0.059 lgaF(25)v其中0.059為25時電極的理論響應(yīng)斜率，其他符號具有通常意義。用離子選擇性電極測量的時溶液中離子活度，而通常定量分析需要測量的時離子的濃度，不是活度。所以必須控制試液的離子強度。如果

6、測量試液的離子強度維持一定，則上述方程可表示為： E=K 0.059lgF- （K為常數(shù)）v電動勢E與lgF-成線性關(guān)系。因此作出E對lgF-的標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可由水樣測得的E, 從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求得水樣中氟離子濃度。 （一）儀器v離子計或pH/mV計（PHS-25型酸度計），電磁攪拌器。v氟離子選擇性電極，飽和甘汞電極。（二）試劑v氟化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液， 0.100 molL-1稱取4.1988g氟化鈉，用去離子水溶液溶解并稀釋至1L，搖勻。儲存于聚乙烯瓶中，備用。v總離子強度調(diào)解緩沖液（TISAB）:取29g硝酸鈉和0.2g二水合檸檬酸鈉，溶于50mL11（體積）的醋酸與50 mL 5 molL-1氫氧

7、化鈉的混合溶液中，測量該溶液的pH，若不在5.05.5內(nèi)，可用5 molL-1氫氧化鈉或6molL-1鹽酸調(diào)解至所需范圍。1將氟電極和甘汞電極接好，開通電源，預(yù)熱2清洗電極：取去離子水5060mL至100mL的燒杯中，放入 攪拌磁子，開啟攪拌器，直到讀數(shù)大于規(guī)定值260mV。3標(biāo)準(zhǔn)曲線法（1）系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制： 準(zhǔn)確移取10.00 mL 0.100 molL-1 氟化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL容量瓶中，加入10.0mL TISAB溶液。用去離子水稀釋至刻度，搖勻。逐級稀 釋102 molL-1，103 molL-1，104 molL-1，105 molL-1，106 molL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。稀釋時只需9.0 mL TISAB（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：由稀到濃的順序測定。（3）水樣的測定：用移液管移取50.0mL置于100mL干的容量 瓶中，加入TISAB溶液10.0 mL，用去離子水稀釋至刻度。清洗氟電極，使其在純水中測