氯離子選擇性電極的測試和應用

1、實驗十一（電化學）、目的要求1.了解氯離子選擇性電極的基本性能及其測試方法，同時掌握氯離子選擇性電極、玻璃電極、參比電極等的正確使用方法。2掌握用氯離子選擇性電極測定氯離子濃度的基本原理。3掌握PHS2C或是3B型酸度計的使用方法。、基本原理 氯離子選擇性電極是一種測定水溶液中氯離子濃度的分析工具。目前廣泛應用于水質(zhì)、土壤、地質(zhì)、生物、醫(yī)藥、食品等部門。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。 本實驗所用的電極是把AgCl和Ag2S的沉淀混合物壓成膜片，用塑料管作為電極管，并以全固態(tài)工藝制成的。電極結(jié)構(gòu)如圖所示。一、電極電位與離子濃度的關(guān)系 氯離子選擇性電極，是以AgCl作為電化學活性物質(zhì)，它與AgAgCl電極

2、十分相似。 當它與被測溶液接觸時，就發(fā)生離子交換反應，結(jié)果在電極膜片表面建立具有一定電位梯度的雙電層，這樣，電極與溶液之間就存在著電位差，在一定條件下，其電極電位與被測溶液中的銀離子活度aAg+之間有以下關(guān)系：、基本原理令AgCl的活度積為Kap，即 Kap =aAg+aCl-式（1）可表示為 在測量時，選取飽和甘汞電極作參比電極，兩者在被測溶液中組成可逆電池，若SCE為飽和甘汞電極的電位，則上述可逆電池的電動勢為、基本原理一、電極電位與離子濃度的關(guān)系由于 aCl- = cCl-Cl- 式中cCl-和Cl-分別為氯離子的濃度和活度系數(shù)，、基本原理一、電極電位與離子濃度的關(guān)系E0除與活度系數(shù)有關(guān)

3、外，它還與膜片制備工藝有關(guān)，只是在活度系數(shù)恒定，并在一定條件下才可把它看作為常數(shù)。這樣一來，E與lncCl-或PcCl-之間應呈線性關(guān)系。只要測定不同濃度的E值，并將E對lncCl-或PcCl-作圖，就可了解電極的性能，并可確定其測量范圍。氯離子選擇性電極的測量范圍約為10-1510-5摩爾濃度。 、基本原理一、電極電位與離子濃度的關(guān)系于是有： 但是，選擇性系數(shù)與測定方法、測定條件以及電極的制作工藝有關(guān)，同時也與計算時所用公式有關(guān)。一般離子選擇性電極的選擇性系數(shù)Kij，可定義為 離子選擇性電極常會受到溶液中其他離子的影響。即，在同一電極膜上，往往可以有多種離子進行不同程度的交換。離子選擇性電極

4、的特點就在于對其特定離子具有較好的選擇性，受其他離子的干擾較小。電極選擇性的好壞，常用選擇性系數(shù)來表示。二、電極的選擇性和選擇性系數(shù)、基本原理由式（6）可知，Kij越小，表示j離子對被測離子i的干擾越小，也就表示電極的選擇性越好。式中符號，對陽離子取“+”，陰離子取“-”；ai為被測離子的活度，zi為該離子所帶的電荷數(shù)；aj為干擾離子的活度，zj為干擾離子所帶的電荷數(shù)。如用于表示Br- 對氯離子選擇性電極的干擾，式（6）可具體表示為、基本原理二、電極的選擇性和選擇性系數(shù) 測定Kij最簡單的方法是分別溶液法。就是分別測定在具有相同活度的離子 i 和 j 這兩個溶液中該離子選擇電極的電極電位E1和

5、E2。顯然，E1= E0 RT/nF ln( ai+0)E2= E0 RT/nF ln( 0+Kijaj)因為ai=aj，所以，兩電位之差、基本原理二、電極的選擇性和選擇性系數(shù)因此，對于陰離子選擇電極 正因為選擇性系數(shù)與諸多因素有關(guān)，所以在表示一個離子選擇性電極時通常應注明測定方法及測定條件。這里以一支電極實測值為例，列出其選擇性系數(shù)為參考。通常把Kij值小于10-3者認為無明顯干擾。這個方法又稱為分別溶液法IA。、基本原理二、電極的選擇性和選擇性系數(shù)陰離子jNO3- CN- Br- KCl-j5.510-4 1.4.C2O42-CO32-SO42-SO32-4.510-54.610 -5 1

6、10-40.2 從下表可以定性地看出，Br-、CN-、SO32-等離子對氯離子選擇性電極的干擾是相當嚴重的。表1 一些干擾離子對某AgClAg2S膜片電極的選擇系數(shù) (分別溶液法IA，M)、基本原理二、電極的選擇性和選擇性系數(shù)、儀器和試劑 磁力攪拌器一臺；PHS2型酸度計一臺；EDCL型氯離子電極一支；217型飽和甘汞電極一支；容量瓶（1000ml500ml2，250ml5），移液管（50ml）。NaCl（分析純），KNO3（分析純），風干土壤樣品，0.1% Ca(Ac)2溶液,PH=4.000鄰苯二鉀酸氫鉀。二、試劑一、儀器按圖2裝好儀器。附近環(huán)境應無濃鹽酸等酸霧，也無強烈電磁場干擾。一、儀

7、器裝置、實驗步驟二、溶液配制（事先已配制，直接實驗即可）1準確配制一套NaCl標準溶液，濃度為10.00 1.00 0.100 0.0100克/升；必要時可增配3.00 0.300和0.0300克/升。2配制0.100M的KNO3溶液和0.100M的NaCl溶液各500ml。、實驗步驟三、土壤樣品的處理1在干燥潔凈的燒杯中用臺秤稱取風干土壤樣品W克（約10克），加入0.1% Ca(Ac)2溶液V ml（約100ml），攪動幾分鐘，靜置澄清或過濾。、實驗步驟2用干燥潔凈的吸管吸取澄清液3040ml，放入干燥潔凈的50ml燒杯中，待測。四、從稀到濃測量各種濃度標準溶液的E值。五、測量0.100M

8、NaCl溶液和0.100M KNO3溶 液，以及土壤樣品溶液的E值。六、洗凈電極 氯離子選擇電極、217型甘汞電極、玻璃電極宜浸在蒸餾水中，長期不用可洗凈干放，但再使用前需用蒸餾水充分浸泡。、實驗步驟一、以E對lg c作圖(標準曲線)。二、計算KCl-NO3-。三、按下式計算風干土壤樣品中NaCl含量，NaCl% = (cx V/1000W)100%式中：cx為從標準曲線上查得的樣品溶液中NaCl含量。、數(shù)據(jù)處理附PHS-2型酸度計的使用：一、儀器標定1接通電源，預熱30分鐘。2清洗玻璃電極與甘汞電極，用濾紙輕輕吸干電極表面的水（注意：不能用力摩擦玻璃電極），并接好所有的連線。3將“選擇”開關(guān)調(diào)至“pH”檔。 4將“斜率”旋扭按順時針旋到底（即100%的位置）。5量取少量pH= 6.86 或pH= 9.18的標準緩沖溶液，插入玻璃電極與甘汞電極。 6調(diào)節(jié)“定位”旋扭，使顯示的讀數(shù)與該緩沖溶液的pH相一致。附PHS-2型酸度計的使用：7取出電極，用蒸餾水清洗干凈，用濾紙吸干水分，再插入pH= 4.00的標準緩沖溶液中，調(diào)節(jié)“斜率”旋扭，使顯示的讀數(shù)與該緩沖溶液的pH相一致。8儀器經(jīng)標定后，“定位”和“斜率”旋扭不應再有變動。附PHS-2型酸度計的使用：二、電