氟离子选择电极测定水中的微量氟
[目的要求]
1、了解用F－离子选择电极测定水中微量氟的原理和方法。
2、了解总离子强度调节缓冲溶液的组成和作用。
3、掌握用标准曲线法测定水中微量F－的方法。
[基本原理]
离子选择电极的分析方法较多，基本的方法是工作曲线法和标准加入法。用氟电极测定F－浓度的方法与测pH值的方法相似。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，电池的电动势E在一定条件下与F－离子的活度的对数值成直线关系：
式中K值为包括内外参比电极的电位，液接电位等的常数。通过测量电池电动势可以测定F－离子的活度。当溶液的总离子强度不变时，离子的活度系数为一定值，则
E与F－离子的浓度CF－的对数值成直线关系。因此，为了测定F－离子的浓度，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作总离子强度调节缓冲溶液，使它们的总离子强度相同。氟离子选择电极适用的范围很宽，当F－离子的浓度在1~10－6 mol/L范围内时，氟电极电位与pF（F－离子浓度的负对数）成直线关系。因此可用标准曲线法或标准加入法进行测定。
应该注意的是，因为直接电位法测得的是该体系平衡时的F－，因而氟电极只对游离F－离子有响应。在酸性溶液中，H＋离子与部分F－离子形成HF或HF2－，会降低F－离子的浓度。在碱性溶液中LaF3薄膜与OH－离子发生交换作用而使溶液中F－离子浓度增加。因此溶液的酸度对测定有影响，氟电极适宜测定的pH范围为5~7。
[仪器与试剂]
仪器：25型酸度计；E-1型氟离子选择电极；232型甘汞电极；电磁搅拌器。
试剂：（1）100 μg/mL氟标准溶液：准确称取在120℃干燥2小时并冷却的分析纯NaF 0.221 g，溶于去离子水中，转入1000 mL容量瓶中稀释至刻度，储于聚乙烯瓶中。
（2）10.0 μg/mL氟标准溶液：吸取100 μg/mL氟标准溶液10.0 mL用去离子水稀释成100 mL即可。
（3）总离子强度调节缓冲溶液：于1000 mL烧杯中加入500 mL去离子水和57 mL冰醋酸，58 g NaCl、12 g柠檬酸钠（Na3C5H5O7。2H2O），搅拌使之溶解，将烧杯放在冷水浴中，缓缓加入6 mol/L NaOH溶液，直至pH在5.0~5.5之间（约125 mL，用pH计检查）。冷至室温，转入1000 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。
[实验步骤]
标准曲线法
1、吸取1 mL 10 μg/mL氟标准溶液0.00 、1.00 、3.00、5.00、7.00、9.00 mL。分别放入50 mL容量瓶中，加入0.1％溴甲酚绿溶液1滴，加2 mol/L NaOH溶液至溶液由黄变蓝。再加入HNO3溶液至恰变黄色。加入总离子强度缓冲溶液10 mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀，即得F－离子溶液的标准系列。
2、将标准系列溶液由低浓度到高浓度依次转入塑料烧杯中，插入氟电极和参比电极，在电磁拌器上搅拌4 min，停止搅拌半分钟，开始读取平衡电位，然后每隔半分钟读一次，直至3 min内不变为止。
3、在半对数坐标纸上作mV－[F－]图，或在普通坐标纸上作mV－pH图，即得标准曲线。
4、吸取含氟水样25 mL于50 mL容量瓶中，加入0.1％溴甲酚绿溶液1滴，加2 mol/L NaOH使溶液由黄变蓝，再加1 mol/L HNO3溶液至由兰恰变黄色。加入总离子强度调节缓冲液10 mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。在与标准曲线相同的条件下测定电位。从标准曲线上查出F－离子浓度。再计算水样中F－离子的浓度。
