一、实验目的
1．掌握电位法的基本原理；
2．学会使用离子选择电极的测量方法和数据处理方法。
二、方法原理
氟离子选择电极是以氟化镧单晶片为敏感膜的电位法指示电极，对溶液中的氟离子具有良好的选择性。氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为：
其中0.059为25℃时电极的理论响应斜率，其它符号具有通常意义。
用离子选择电极测量的是溶液中离子活度，而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。如果测量试液的离子强度维持一定，则上述方程可表示为：
用氟离子选择电极测量F-最适宜pH范围为5.5～6.5。pH值过低，易形成HF2-影响F-的活度；pH值过高，易引起单晶膜中La3+水解，形成La(OH)3，影响电极的响应。故通常用pH=6的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的pH值。柠檬酸盐还可消除Al3+、Fe3+（生成稳定的络合物）的干扰。
使用总离子强度缓冲调节剂（TISAB），既能控制溶液的离子强度，又能控制溶液的pH值，还可消除Al3+、Fe3+对测定的干扰。TISAB的组成要视被测溶液的成份及被测离子的浓度而定。
三、仪器设备与试剂材料
1．离子计或pH/mV计，电磁搅拌器。
2．氟离子选择电极，饱和甘汞电极。
3．NaF标准贮备液，1.000mg∙mL-1：准确称取在120℃下烘干的NaF 2.2100克于塑料杯中，用去离子水溶解，转入1000mL容量瓶中，定容，摇匀。转入塑料瓶中贮存。
4．NaF标准工作液，100μg∙mL-1：准确移取NaF标准贮备液10.00mL于100mL容量瓶中，用去离子水定容，摇匀。转入塑料瓶中备用。
5．NaF标准工作液，10μg∙mL-1：准确移取100μg∙mL-1NaF标准工作液10.00mL于100mL容量瓶中，用去离子水定容，摇匀。转入塑料瓶中备用。
6．总离子强度缓冲调节剂（TISAB）：称取102g KNO3, 83g NaAc, 32g柠檬酸钾（钠），分别溶解后转入1000mL容量瓶中，加入14mL冰醋酸，用水稀释至800mL左右，摇匀，此时溶液pH值应在5～5.6之间。若超出该范围可用冰醋酸和NaOH在pH计上调节，完成后，定容，摇匀备用。此溶液中KNO3、NaAc、HAc、柠檬酸钾的浓度基本稳定，大约分别为1mol∙L-1、1mol∙L-1、0.25mol∙L-1、0.1mol∙L-1。
四、实验步骤
1．将氟电极和甘汞电极分别与离子计或pH/mV计相接，开启仪器开关，预热仪器。
2．清洗电极
（1）首先把氟电极在10-3mol∙L-1氟标准溶液中浸泡半天以上。
（2）取去离子水50～60mL至100mL的烧杯中，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和甘汞电极。开启搅拌器2～3min后，若读数大于-200mV，则更换去离子水，继续清洗，直至读数小于-200mV。
3．样品制备
准确称取含氟牙膏1.0000克于塑料烧杯中，加入10mL浓热HCl，充分搅拌约20min，加1～2滴溴钾酚绿指示剂（呈黄色），依次用固体NaOH、浓和稀NaOH溶液中和至刚变蓝，再用稀HCl调至刚变黄(pH=6.0)，转入100mL容量瓶中，定容，过滤。保留滤液备用。注意同时做空白。
4．工作曲线法
（1）标准系列的配制
分别取2.00, 4.00, 6.00, 8.00, 10.00mL 10μg∙mL-1 NaF标准工作液于5个50mL的容量瓶中，加入10mL空白溶液和10mL TISAB，定容，摇匀。此时浓度系列为0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.0μg∙mL-1。
（2）将标准系列溶液分别倒出部分于塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入经洗净的电极，搅拌1min，停止搅拌后（或一直搅拌，待读数稳定后），读取稳定的电位值。按顺序从低到高浓度依次测量，每测量1份试液，无需清洗电极，只需用滤纸沾去电极上的水珠。测量结果列表记录。
（3）水样测定
移取制好的样品滤液10.00mL于50mL容量瓶中，加入10mL TISAB，定容，摇匀，测定。
5．标准加入法
准确移取滤液10.00mL于100mL塑料烧杯中，加入10mL
TISAB，加入30mL去离子水，放入搅拌磁子，插入清洗干净的电极，搅拌，读取稳定的电位值E1。再准确加入100μg∙mL-1 F-标准工作液1.00mL，同样测量出稳定的电位值E2。计算出其差值(△E=E1-E2)。
五、数据处理
1．用标准系列溶液数据在半对数坐标纸上绘制E～cF曲线，或在坐标纸上绘制E～lgcF曲线。
2．根据样品测得的电位值，在校正曲线上查其对应浓度，计算牙膏中氟离子的含量(mg∙g-1)。
3．根据标准加入法所得的△E和从校正曲上计算得到的电极响应斜率S代入下述方程：
计算滤液中氟离子的含量，进而计算牙膏中氟的含量。式中cs和Vs分别为加入标准溶液的浓度和体积。cx和Vx分别为滤液的氟离子浓度和体积。
六、问题讨论
1．氟离子的选择电极在使用时应注意哪些问题？
2．为什么要清洗电极，使其响电位值负于-200mV？
3．TISAB在测量溶液中起哪些作用？
