实验九氯离子选择性电极的测试和应用

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1、9.26实验九、氯离子选择性电极的测试和应用I、目的要求1.了解氯离子选择电极的基本性能及其测试方法，同时掌握氯离子选择性电极、玻璃电极、参比电极等的正确使用方法。2.掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。3.掌握PHS—2C或是3B型酸度计的使用方法。II、基本原理氯离子选择性电极是一种测定水溶液中氯离子浓度的分析工具。目前广泛应用于水质、土壤、地质、生物、医药、食品等部门。其结构简单，使用方便。本实验所用的电极是把AgCl和Ag2S的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制成的。电极结构如图1所示。一、电极电位与离子浓度的关系氯离子选择性电极，是以AgCl作为电化

2、学活性物质，它与Ag-AgCl电极十分相似。当它与被测溶液接触时，就发生离子交换反应，结果在电极膜片表面建立具有一定电位梯度的双电层，这样，电极与溶液之间就存在着电位差，在一定条件下，其电极电位巾与被测溶液中的银离子活度之间有以下关系：巾=<1)°Ag+/Ag+RT/nFlnaAg+(1)令AgCl的活度积为Kap,即Kap=aAg+・aCi-式(1)可表示为

3、E+RT/nFlnKap・RT/nFlnaci-(3)令E°=(1)°Ag+/Ag・(1)sct+RT/nFlnKap则E=E°-RT/nFlnacl.(4)由于aci.=Cci-•vci-式中Cci-和Yci-分别为氯离子的浓度和活度系数，又令E°‘=E°-RT/nFlnYCi-于是有E=E0/・RT/nFInCCi=E0/+2.303RT/nFPCCi-(5)E0/除与活度系数有关外，它还与膜片制备工艺有关，只是在活度系数恒定，并在一定条件下才可把它看作为常数。这样一来，E与InCq-或PCs之间应呈线性关系。只要测定不同浓度的E值，并将E对InCci.或PCs作图，就可了解电极的性能，并

4、可确定其测量范围。氯离子选择性电极的测量范围约为10“〜5X10,摩尔浓度。二、电极的选择性和选择性系数离子选择性电极常会受到溶液中其他离子的影响。即，在同一电极膜上，往往可以有多种离子进行不同程度的交换。离子选择性电极的特点就在于对其特定离子具有较好的选择性，受其他离子的干扰较小。电极选择性的好坏，常用选择性系数来表示。但是，选择性系数与测定方法、测定条件以及电极的制作工艺有关，同时也与计算时所用公式有关。一般离子选择性电极的选择性系数Kij,可定义为E二E°±RT/nFln(aj+Ky・af%)(6)式中符号，对阳离子取“+”，阴离子取“・”；加为被测离子的活度，Zi为该离子所带的电荷数；

5、aj为干扰离子的活度，Zj为干扰离子所带的电荷数。如用于表示BF对氯离子选择性电极的干扰，式(6)可具体表示为E=E°-RT/nFln(aci-+KCi-Br-*aBr-)(7)由式(6)可知，Kij越小，表示j离子对被测离子i的干扰越小，也就表示电极的选择性越好。测定Kij最简单的方法是分别溶液法。就是分别测定在具有相同活度的离子i和j这两个溶液中该离子选择电极的电极电位E]和E2。显然，E]=E°±RT/nFln(ai+O)E2=E°±RT/nFln(0+©・可)因为ai=aj,所以，两电位之差AE二E

6、二±RT/nFlnKij(8)因此，对于阴离子选择电极lnKij=(Et-E2)nF/

7、RT(9)这个方法又称为分别溶液法IAo正因为选择性系数与诸多因素有关，所以在表示一个离子选择性电极时通常应注明测定方法及测定条件。这里以一支电极实测值为例，列出其选择性系数为参考。通常把Kij值小于10^者认为无明显干扰。从下表可以定性地看出，BrCNSO3'等离子对氯离子选择性电极的干扰是相当严重的。表1一些干扰离子对某AgCl-Ag2S膜片电极的选择系数(分别溶液法IA,M)阴离子jNO3CNBrc2042CO32SO42SO32Kci-j5.5X1041・4.4.5x10.54.6X10-51xKM0.2III、仪器和试剂磁力搅拌器一台；PHS-2型酸度计一台；EDCL型氯离子电极

8、一支；217型饱和甘汞电极一支；容量瓶(1000ml,500mlX2,250mlX5),移液管(50ml)。NaCl(分析纯)，KNO3(分析纯)，风干土壤样品，0」％Ca(Ac)2溶液。PH=4.00的邻苯二甲酸氢钾标准溶液，PH=6.86的磷酸氢二钾与磷酸氢二钠。IV、实验步骤一、仪器装置图14电极幅按图2装好仪器。附近环境应无浓盐酸等酸雾，也无强烈电磁场干扰。3聚乙烯硬管2电极引线1膜片二、