广州大学学生实验报告开课学院及实验室：化学化工学院 生化楼四楼 年月日学院化学化工学院年级、专业、班姓名学号实验课程名称 分析化学实验成绩 实验项目名称离子电极测定牙膏中的微量氟指导老师一、实验目的1．了解用F －离子选择电极测定牙膏中微量氟的原理和方法。
2．掌握用标准加入法测定牙膏中微量F －的方法。
二、实验原理氟离子选择性电极是一种由LaF 3单晶制成的电化学传感器。
离子选择电极的分析方法除了工作曲线法外，还有标准加入法。
都是以氟离子选择电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，插入溶液中组成电池，当控制测定体系的离子强度为一定值时，电池的电动势与氟离子浓度的对数值呈线性关系。
标准加入法又称已知增量法。
这种方法通常是将已知体积的标准溶液加入到已知体积的试液中，根据电池电动势的变化计算试液中被测离子的浓度。
由于加入前后试样的基体组成基本不变，所以该方法的准确度高，它适用于组成复杂的试样分析。
标准加入法可分为一次标准加入法和连续标准加入法。
所谓一次标准加入法就是对于复杂的未知如含F －试样，测一次试样的电位值，然后在未知试样中一次加入定量F －标准溶液再测其电位值，由两次测得的电位值差求未知试样中F －浓度。
1/)110(-∆-=S E xss x V V C C 式中：x C 未知试样浓度；x V 未知试样溶液体积；s C 标准溶液浓度；s V 加入标准溶液体积。
E ∆两次测量电位差；S 能斯特方程斜率。
而连续标准加入法是在测量过程中连续多次加入标准溶液，根据一系列的E 值对相应加入标准溶液的Vs 值作图求得被测离子的浓度。
方法的准确度较一次标准加入法高，方法原理如下：将一次标准加入法能斯特方程公式改写为：)(1010)(//s s x x S K S E s x V C V C V V +=+令K SK '=/10，得：)(10)(/s s x x S E s x V C V C K V V +'=+则，向同一份待测试液中多次加入标准溶液，测出一系列对应于Vs 的E 值，同时可计算出一系列S E s x V V /10)(+ 值，以它为纵坐标，Vs 为横坐标作图，可得一直线，延长直线使之于横坐标相交V 0，如下图：此时根据式有：010)(/=+S E s x V V ，则：三、仪器与试剂1．仪器HANNApH211酸度计，复合氟离子选择性电极，电磁搅拌器，搅拌子，分析天平。
离子选择性电极法测牙膏中的氟离子含量人员姓名学号组长林远斌 2010441858组员墙沅峰 2010441895雷鸿发 2010441899潘建霖 2010441867谭悦 2010441900指导老师邱会东摘要使用pH/mV计，采用氟离子选择性电极法测定不同品牌牙膏样品中的氟离子含量以及实验中各种因素对实验的影响。
利用TISAB离子固定溶液的总离子强度及pH，测定一系列含氟离子的标准溶液的标准曲线，从而进行牙膏中氟离子含量的测定。
关键词:氟离子氟电极牙膏1 引言近年来，由于工业生产对环境的污染，造成日常饮用水及食品中含有较多的氟元素，人体摄入过多的氟元素会产生氟中毒，主要表现为氟骨症和氟斑牙。
由于适当摄入氟元素会坚固牙齿，增强骨骼强度，因此在牙膏中通常会添加少量的氟元素，国家标准规定牙膏中允许的氟含量是400ppm~1500ppm。
目前氟化物的测定方法有很多，主要有氟离子选择性电极法、氟试剂分光光度法、离子色谱法、扫描极谱法、核磁共振法和高效液相色谱法等。
其中应用最广泛的当属氟离子选择性电极法，这种方法准确度高、选择性好、操作简便快速、设备简单。
2 实验部分2.1 主要仪器名称pH S-3C 型pH 计/离子计 氟离子选择性电极 电磁搅拌器 Ag/AgCl 电极2.2 试剂序号 名称1 F -标准溶液（0.1000mol/L)2 TISAB 溶液(离子强度调节缓冲溶液）F -标准溶液（0.1000mol/L ）的配制:准确称取4.198g 在120℃干燥过后的氟化钠（A.R ），以水溶解转入1000mL 容量瓶中用水稀释至刻度，混匀转移至塑料瓶中储备。
TISAB （总离子强度调节缓冲溶液）：在500mL 水中，加入57mL 冰醋酸（A.R ），58.5g 的氯化钠和0.3g 的柠檬酸钠（A.R ），用水稀释至1000mL 。
2.3 实验原理本实验采用直接电位分析法测定牙膏样品中的氟离子含量，氟电极电位与溶液中的F -活度符合Nernst 方程，由氟电极与参比电极组成原电池其电动势方程E 池=常数+0.059lg[a F-]，在实际测量中要求测定F -的浓度而不是活度，因此，实验中要固定溶液的离子强度，使活度系数成为常数，从而使电极电位与F -浓度的对数lgC F-的关系成线性，可用工作曲线法定量。
直接电位法测定牙膏中的氟曾琪【摘要】本文用直接电位法测定了牙膏中的氟.用预先煮沸并冷却的蒸馏水溶解样品,在溶液pH值为5.5～6.5的条件下进行测定,用标准曲线法计算出样品中的氟含量.线性回归方程为Y=61.693x-79.529,线性相关系数为R=0.9991,样品的加标回收率为99.15％～102.05％,方法操作简单、选择性好、成本低、准确度高.【期刊名称】《四川职业技术学院学报》【年(卷),期】2013(023)003【总页数】3页(P151-153)【关键词】直接电位法;标准曲线法;加标回收率【作者】曾琪【作者单位】四川职业技术学院建筑与环境工程系,四川遂宁629000【正文语种】中文【中图分类】O657氟是人体必需的微量元素之一，它可以增强牙齿的抗酸性、坚固骨骼、预防龋齿等.但长期摄入的氟剂量过高会引起氟骨症，使骨头变形，丧失劳动和生活自理能力，或者引起氟斑牙，使牙齿变黄、变黑；而长期摄入的氟剂量过低则会出现龋齿和骨质疏松等症状.目前，防龋齿的有效措施是在牙膏中添加适量的氟，牙膏生产厂家生产的含氟牙膏除氟化钠(钾)以外，还添加了单氟磷酸钠(钾)、氟化锶或氟化亚锡.G B8732-2008中禁止向牙膏添加近1500种成分，修订了牙膏的酸碱度，不再要求牙膏有香味及泡沫，特别对氟含量提出要求，规定成人牙膏总氟量在0.05%～0.15%之间，含氟儿童牙膏中氟的含量在0.05%～0.11%之间.目前氟化物的测定方法主要有：分光光度法[1-2]、离子色谱法[3-5]、气相色谱法[6-7]、滴定法、电位法[8]等.分光光度法要将样品中氟离子转化为吸光物质，受条件影响因素较多；离子色谱法仪器昂贵；气相色谱法需对分析物进行衍生；滴定法涉及样品预处理操作，手续繁杂，特别对微量元素的测定准确度和精密度不高.本文采用氟离子选择性电极法来测定牙膏中的氟含量，通过对样品进行处理后制成溶液，测其电位，根据氟电极电位与溶液中的F-活度符合Nernst方程，用标准曲线法求出相应的浓度，再通过计算，则可得到样品中氟的含量.此法具有操作更简单、方便快速、准确、选择性好、仪器简单、成本低的优点，是一种方便实用的测定氟离子的方法．1.1 仪器与试剂仪器:雷磁牌Z D-2型自动电位滴定仪，雷磁牌J B-1A磁力搅拌器，雷磁牌氟离子选择性电极，饱和甘汞电极，电子天平，烧杯，50mL容量瓶数个，100m容量瓶1个，500mL容量瓶1个，移液管等；试剂（1）F-标准溶液（0.100mol/L）:准确称取2.10 g于120℃干燥过后并经冷却的氟化钠（A.R）于小烧杯中，用水溶解后转移到500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀转移至洗净、干燥的塑料瓶中备用；(2）TI SAB（总离子强度调节缓冲溶液）：在500mL水中，加入57mL冰醋酸（A.R），58.5g氯化钠和12g的柠檬酸钠（A.R），搅拌至溶解，用PH计控制，缓慢滴加NaOH溶液至pH值为5.5～6.5之间用水稀释至1L，贮存于聚乙烯塑料瓶内备用；（3）市售不同品牌的五种含氟牙膏；1.2 标准曲线的绘制1.2.1 氟标准溶液的配制（1）准确移取5.00mL 0.100mol/L的氟离子标准溶液于100mL的容量瓶中，用去离子水定容并贮存于聚乙烯塑料瓶内备用，氟离子标准溶液的浓度为：0.005mol/L；（2）精确吸取0．50，1．00，2．00，3．00，4. 00，5．00mL0.005mol/L氟离子标准溶液，分别移入6个50mL容量瓶中，各加入TI SAB缓冲液10 mL，用去离子水稀释至刻度.（3）配制空白溶液：在50mL容量瓶中加入25mLTI SAB溶液，用去离子水稀释至刻度即可.1.2.2 绘制标准曲线测量空白溶液：将空白溶液倒入烧杯中，放入搅拌子，调节转速至转动稳定，取清洗到稳定值的氟离子选择性电极和饱和甘汞电极置于空白液中放置5分钟左右，使电极适应缓冲溶液体系，记下读数.测量标准溶液：将已经配制好的适量标准溶液分别倒入6只烧杯中,由稀至浓分别测量标准溶液的电位值,记下读数.以F-浓度的对数lgCF-为横坐标，电位E（mV）为纵坐标，绘制标准曲线如图1所示.由图1可知，线性方程是：Y=61.693x-79.529，线性相关系数为R=0.9991.1.3 加标回收率的测定取已知氟含量的样品，加入一定量氟标准溶液和10mLTI SAB溶液置于50mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，在相同的条件下测定其电位值，计算加标回收率的结果见表1.1.4 样品中氟含量的测定用差量法准确称取5g左右的牙膏样品于小烧杯中，加入预先煮沸、冷却的蒸馏水20mL，充分搅拌均匀后加入10mLTI SAB溶液，转移至50mL容量瓶中，用水定容至刻度，用已经清洗至空白值的电极测量其电位值，记录读数.2.1 溶解方式对测定的影响将5g左右佳洁士牙膏分别用自来水、蒸馏水、预先煮沸并冷却的蒸馏水进行充分溶解，加入10mL TI SAB溶液，转移至50mL容量瓶中，用水定容至刻度，用已经清洗至空白值的电极测量其电位值，记录结果见表2.测定结果表明，煮沸并经冷却的蒸馏水溶解效果最好，测定出样品中氟含量最高，不同溶解方式时“悬浊效应”会影响液接电位，进而影响测定的准确性.2.2 溶液PH对测定的影响用氟离子选择性电极法测定氟离子时，溶液的pH值对氟离子选择电极的响应影响较大.当溶液的pH值过低时，H+与F-反应生成HF，从而降低溶液中F-含量，检测结果偏低；pH值过高，OH-与氟电极的敏感膜上的La反应生成会La(OH)3，影响氟电极响应特性；当pH>10时，氟电极对F－几乎没有响应.因此在测定过程中，应用TI SAB调节溶液pH值在5.5～6.5.2.3 TISAB对测定的影响牙膏主要组分中含有氢氧化铝、碳酸钙、硅酸盐、苯甲酸钠、二水合磷酸氢钙等.用氟离子选择性电极测定氟离子时主要的干扰离子是A13+．其次是Fe3+、Ca2+.氟能与铝、铁生成络合物，在酸度较小时又能与钙生成CaF2沉淀.由于牙膏组成成分复杂且干扰物的浓度较大，需加入一定量的TI SAB，其作用如下：（1）保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定；（2）维持溶液在适宜的PH 范围内，满足离子电极的要求；（3）掩蔽干扰离子.2.4 牙膏中氟含量的测定将处理好的牙膏样品按照标准溶液的测定步骤分别测定其电位值，测定及计算结果见表3.结果表明，市售含氟牙膏中氟含量基本都满足G B8732-2008中的规定，可作为测定牙膏中氟化物的一种价廉而实用的方法．本文研究了用氟离子选择性电极直接电位法测定牙膏中的氟，将样品用煮沸并冷却的蒸馏水溶解，加入10mLTI SAB缓冲溶液，在PH为5.5～6.5的条件测定出样品中氟含量基本都满足G B8732-2008中的规定：成人牙膏总氟量在0.05%～0.15%之间.此条件下测定的结果表明：氟离子浓度呈良好的线性关系，加标回收率在99.15%～102.05%，相关系数R=0.9991．此法选择性好，准确度较高，操作简便，快速，可作为测定牙膏中氟化物的一种价廉而实用的方法．【相关文献】[1]张爱梅，贾丽萍．阻抑动力学光度法测定微量氟［J］．分析化学，2003，31（6）：765．[2]沙鸥,马卫兴,卢敏,等.分光光度法测定牙膏中游离氟的含量［J］.日用化学工业,2011,41(1):76-78.[3]陈小丽，沈珑珑，朱建晖．离子色谱法测定牙膏中的氟化物［J］．中国卫生检验杂志，2001，11（1）：56．[4]钟志雄，杜达安，梁旭霞．离子色谱法测定牙膏中游离氟［J］．环境与健康杂志，2001，18（2）：104-107．[5]杨志国，吕牧羊，曹文婷．在线超滤-离子色谱法测定牙膏中的游离氟［J］．中国卫生检验杂志，2010，20（12）3212-3213．[6]高元海，李翠波，张文,等．牙膏中氟化物的气相色谱测定方法研究［J］．职业与健康，2000，16（1）：34-35．[7]张晓艳.气相色谱法测定牙膏中总氟量不确定度的评定［J］．日用化学工业，2010，40（4）：311-314．[8]秦巧燕，驾陈忠，陈惠.水样中氟化物的测定方法比较［J］，安徽农业科学,2007，35（11）：3333-3336.。
