电位分析法的应用

电位分析法的应用

电分析化学法是应用电化学基本原理和实验技术，根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方法，以电导、电位、电流和电量等电参量与被测物含量之间的关系作为计量的基础。

根据所测量的电参量的不同，电分析化学法可分为三类：

是现代仪器分析与计算机联用，实现了分析工作的自动化。目前，电分析化学方电分析化学方法的灵敏度及准确度都很高，所需设备简单，适用面广，特别

法已成为产业、卫生和科学研究等部门广泛应用的一种重要分析手段。

电位分析法是电分析化学方法的重要分支，通过电路的电流接近于零的条件下测定电池的电动势或电极电位为基础的电分析化学方法。电位分析法可以分为电位法和电位滴定法。通过电极电位的测定，可以确定被测离子的活度，这是电位法的理论依据。电位滴定法是利用电极电位的变化来指示滴定终点，通过所用的滴定剂体积和浓度来求得待测物质的含量。

牙膏用于清洁牙齿，保护口腔卫生，对人体安全的一种日用必需品。但随着科技发展，人们发现了氟化物可以防龋的作用，并且多年实践证明，氟化物与牙齿接触后，使牙齿组织中易被酸溶解的氢氧磷灰石形成不易溶的氟磷灰石，从而提高了牙齿的抗腐蚀能力。有研究证明，常用这种牙膏，龋齿发病率降低40％左右。但同时氟是一种有毒物质，过量的氟不但会造成牙齿单薄，更会降低骨头的硬度。因为氟元素的含量极少，化学分析的方法无法测定牙膏中的氟含量，因此常采用电位分析法测定牙膏中的氟含量。

晶体膜电极是离子选择性电极的一种，其点击的敏感膜一般都是由难溶盐经过加压或压制成单晶、多晶或混晶制成的。氟离子选择性电极是一种由LaF3单晶制成的电化学传感器。LaF3单晶经切片抛光后将其封在塑料管的一端，管内封有Ag-AgCl银丝作为内参比点击，0.1mol·L-1NaCl溶液和0.001 mol·L-1NaF溶液作为内参比溶液。氟电极浸入被测试溶液后，与饱和甘汞电极形成原电池，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。

当把氟电极浸入被测试液中时，试液中的氟离子向氟电极表面扩散进入膜相，而膜相中的氟离子也可以进入溶液，形成双电层产生膜电位，其膜电位与膜两侧氟离子活度的关系符合能斯特方程式

E膜=0.059Vlg

氟电极的电位为 aF-aF-内 外

EF-=E内+E外（E内为内参比电极电位）

当E内和aF内-为一定值时，

EF-=K-0.059VlgaF- 外

氟离子选择性电极有较好的选择性，主要干扰离子是OH-，因为在碱性溶液中电极表面发生如下反应：

LaF3+3OH-⇔La(OH)3↓+3F-

在较高的酸度下，由于HF和HF2-的生成，使F-离子活度降低。所以在使用氟离子选择性电极时，溶液的pH应控制在5~6之间。

进行测定时，先将仪器预热20 min，校正仪器，调节仪器零点。将氟电极接仪器负极接线柱，甘汞电极接仪器E接线柱，将两电极插入蒸馏水中，开动搅拌器，反复清洗电极至空白电位（约-300 mV）。然后准确称取含氟牙膏样1.0000g，置于塑料小烧杯中，加入10mL浓热HCl，充分搅拌约20 min，用快速定量滤纸过滤，热水充分洗涤。之后往滤液中加1~2滴溴钾酚绿指示剂（呈黄色），依次用固体NaOH溶液中和至刚变蓝，再用稀盐酸调至刚变黄(pH=6.0)，转入100mL容量瓶中，定容备用。之后，分别取10-3 mol/L F-标准溶液0.5mL，l.00mL， 5.00mL，10.00mL于l00mL容量瓶中，加入20mL TISAB溶液，用去离子水稀释至刻度。将系列标准溶液由低浓度到高浓度依次转入干的塑料杯中，放入搅拌子，电极插入被测试液，开动搅拌器5~8min后，停止搅拌，读取平衡电位，在坐标纸上作E-lg[F-]曲线，即标准曲线，并求出电极斜率。最后，取牙膏滤液样10.00ml于l00ml容量瓶中，加20.00mL TISAB溶液，用水稀释至刻度。再将溶液转入干燥的塑料杯中，测E值，代入标准曲线求出滤液中氟离子浓度，并进一步求出牙膏中的氟含量。

电位滴定法是一种利用电极电位的突跃来确定终点的方法。进行电位滴定时，在溶液中插入待测离子的指示电极和参比电极组成化学电池，随着滴定剂的加入，由于发生化学反应，待测离子的浓度不断发生变化，指示电极的电位随着发生变化，在计量点附近，待测离子的浓度发生突变，指示电极的电位发生相应的突跃。因此测量滴定过程中电池电动势的变化，就能确定滴定反应的终点，求出试样的含量。

用电位滴定法测定氯离子时，以硝酸银为滴定剂，在滴定过程中，氯离子和银离子的浓度发生变化，可用银电极或氯离子选择性电极作为指示电极，指示在化学计量点附近发生的电位突跃。如以银电极为指示电极：

化学计量点前，Ag电极的电位决定于Cl-的浓度。

-E=Eθ

AgCl/Ag-0.059lg[Cl]

化学计量点时，[Ag+]=[ Cl-]，可由Ksp，AgCl求出Ag+的浓度，由此计算出Ag电极的电位。

化学计量点后，Ag电极电位决定于Ag+的浓度，其电位由下式计算：

+E=Eθ+0.059lg[Ag] +Ag/Ag

在化学计量点前后，Ag电极的电位有明显的突跃。

试验过程以酸碱电位滴定为例，首先开启酸度汁，并预热半小时。用pH值为4.003和6.984的标准缓冲溶液对pH复合电极进行校正。随后，用盐酸标准溶液清洗滴定管，排除气泡。用移液管准确吸取10.00mL NaOH溶液于50mL小烧杯中，加入20.00mL蒸馏水和1滴0.1%的酚酞指示剂，并放入搅拌磁子。将pH复合电极浸入待测溶液。之后，将滴定方式置于“手动”，滴定功能键置于“pH滴定”，开动搅拌器，读取起始体积数和pH值（待pH读数稳定后再记录）。按下滴定启动钮，每加入一定体积的标准溶液，记录一次VHCl-pH值，化学计量点前每次加1.00mL标准溶液，当达到化学计量点附近时，每次加0.20mL，过了化

学计量点后每次仍然加1.00mL，一直滴到13.00mL。重复测定两次，并认真作好实验记录。最后关闭电位滴定仪，取出pH复合电极，用蒸馏水清洗后置于3 mol·L-1 KCl溶液中。清洗所用过的玻璃仪器。根据实验数据作pH-VHCl和ΔpH/ΔV-VHCl曲线，确定终点VHCl，计算待测NaOH溶液浓度。

电位滴定的反应类型与容量分析完全相同。滴定时，应根据不同的反应类型选择合适的指示电极。滴定反应类型和指示电极如下：

1. 酸碱反应：pH玻璃电极

2. 沉淀反应：银电极

3. 氧化还原反应：铂电极

4. 络合反应：根据不同的络合反应选择不同的指示电极。如用EDTA滴定金属离子时，可以用离子选择性电极作指示电极。