實驗報告學生姓名 學號專業化學（師范） 年級班級課程名稱儀器分析實驗 實驗項目牙膏中氟含量的測定實驗類型￡驗證￡設計￡綜合 實驗時間2020年11月8日指導老師胡小剛 實驗評分一、實驗原理牙膏中添加適量的氟是防齲齒的有效措施，氟在機體內有95%存在于骨骼和牙齒中。國標規定：總氟量要大于等于牙膏總重的0.04%，并小于等于0.15%；可溶氟或游離氟則必須大于等于0.04%，一般用0.11%的即可。一般情況下牙膏可溶性氟是游離氟的3.2～4.5倍。目前，牙膏生產廠家生產的雙氟牙膏除添加氟化鈉(鉀)以外，還添加了單氟磷酸鈉(鉀)。氟化鈉在pH值為中性的水中主要以氟離子的形式存在。而單氟磷酸鈉(鉀)則主要以單氟磷酸鹽的形式存在。但過量的氟會導致各種慢性氟中毒疾病，飲用水中含有氟的適宜濃度為0.5~1.0mg/L(F-)，當長期飲用含氟量高于1.5mg/L的水時，則易患斑齒病，如水中含氟高于4mg/L時，則可導致氟骨病。測定游離氟的方法主要有氟離子選擇電極法、氟試劑分光光度法、茜素鋯比色法、離子色譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法、原子發射光譜法、熒光法等。儀器法雖靈敏，但不易在基層實驗室推廣應用．分光光度法雖設備簡單．但樣品需進行繁瑣的化學分離，難以獲得理想的重復性。本實驗采用氟離子選擇電極法，其測定可溶性氟具有方法簡便，操作快速，可測線性范圍寬，抗陽離子干擾能力強，不受濁度、色度的影響等優點。因此，得到廣泛應用。氟離子選擇性電極以氟化鑭單晶為敏感膜，為提高其電導率，在氟化鑭中摻雜少量氟化銪。氟離子選擇性電極的電位響應機制是，氟化鑭單晶具有氟空穴的固有缺陷，氟離子可以在溶液和空穴之間遷移，因此電極具有良好的選擇性。氟離子選擇性電極結構示意圖見圖12.1。氟電極與飽和甘汞電極組成的電池可表示為：Ag,AgCl|E=K+RT/Flnα(F,外)=K+0.059lnα(F,外)式中，0.059為25℃時電極的理論響應斜率，其他符號具有通常意義。用離子選擇電極測量的是溶液中的離子濃度，而通常定量分析需要測量的是離子的濃度，不是活度。所以必須控制試液的離子強度。用氟離子選擇電極測量F-時，最適宜pH值范圍為5.5~6.5。pH過低，易形成HF，影響F-的活度；pH值過高，易引起La(OH)3，影響電極的響應，故通常用pH值約為6的來控制溶液的pH值。檸檬酸鹽還可消除Al3+，Fe3+的干擾。使用總離子強度緩沖調節劑（TISAB），既能控制溶液的離子強度，又能控制溶液的pH值，還可消除Al3+、Fe3+對測定的干擾。TISAB的組成要視被測溶液的成份及被測離子的濃度而定。二、實驗儀器與試劑1.儀器離子計:配有氟離子選擇電極和參比電極,電勢測量的分度值不大于0.2mVpH計:精度為0.02pH單位離心機恒溫水浴鍋:精度±1℃烘箱:精度±2℃2.試劑鹽酸溶液:4mol/L氫氧化鈉溶液:4mol/L檸檬酸鹽緩沖液:100g檸檬酸三鈉,60mL冰乙酸,60g氯化鈉,30g氫氧化鈉,用水溶解，并調節pH至5.0～5.5,用水稀釋到1000mL氟離子標準溶液:精確稱取0.1105g基準氟化鈉(105℃±2℃,干燥2h),用去離子水溶解并定容至500mL,搖勻,貯存于聚乙烯塑料瓶內備用。該溶液濃度為100mg/kg待測安利牙膏三、實驗步驟1.樣品制備任取試樣牙膏1支,從中稱取牙膏20g,精確至0.001g,置于50mL塑料燒杯中,逐漸加入去離子水,攪拌使其溶解,轉移至100mL塑料容量瓶中,稀釋至刻度,搖勻。分別倒入2個具有刻度的10mL離心管中,使其質量相等。在離心機(2000r/min)中離心30min,冷卻至室溫,其上清液用于分析游離氟、可溶氟含量。2.標準曲線的繪制精確吸取0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL氟離子標準溶液,分別移入5個50mL塑料容量瓶中,各吸入檸檬酸鹽緩沖液5mL,用去離子水稀釋至刻度,然后逐個轉入50mL塑料燒杯中,在磁力攪拌下測量電位值E,記錄并繪制E-logc(c為濃度)標準曲線。3.可溶氟的測定吸取1中制備的上清液0.5mL,轉入到2mL微型離心管中,加4mol/L鹽酸0.7mL,離心管加蓋,50℃水浴10min,移至50mL容量瓶,加入4mol/L氫氧化鈉0.7mL中和,再加5mL檸檬酸鹽緩沖液,用去離子水稀釋至刻度,轉入50mL塑料燒杯中,在磁力攪拌下測量其電位值。在標準曲線上查出其相應的氟含量,從而計算出可溶性氟含量。4.游離氟的測定吸取1中制備的上清液10mL置于50mL塑料容量瓶中,加檸檬酸鹽緩沖液5mL,用去離子水稀釋至刻度,轉入50mL塑料燒杯中,在磁力攪拌下測量其電位值,在標準曲線上查出其相應的氟含量,從而計算出游離氟含量。如果樣品中游離氟含量過高,可根據實際情況適當稀釋或減少取樣量。四、數據記錄與分析1.標準曲線的繪制氟離子標準溶液的濃度：100mg/kgV(mL)c(mg/kg)lgcE(mV)0.51.0024312.00.3010299962241.53.00.47712125521324.00.6020599912052.55.00.698970004199繪制E-logc標準曲線：可得到公式為y=-62.98527x+242.99156的直線，R2=0.99999，擬合程度很好。2.牙膏中可溶氟、游離氟含量的測定稱取牙膏重量：20.5919g電位測定數據如下：類型E(mV)可溶氟227游離氟148①可溶氟的測定由線性擬合方程y=-62.98527x+242.99156可得，當E=227時，lgc=0.2539，即c=1.7943mg/kg，即1.7943μg/mL則樣品牙膏中可溶氟質量為：1.79即可溶氟含量為：ω②游離氟的含量由線性擬合方程y=-62.98527x+242.99156可得，當E=148時，lgc=1.5082，即c=32.2222mg/kg，即32.2222μg/mL則樣品牙膏中游離氟質量為：32.2222即可溶氟含量為：ω由上述分析可知，牙膏中可溶氟含量為0.087%，游離氟含量為0.078%，總氟含量為0.165%五、結果分析1、測定結果分析由上述分析可知，牙膏中可溶氟含量為0.087%，游離氟含量為0.078%，總氟含量為0.165%，可溶氟含量高于游離氟[1]。對比國家標準GB8372-2008中規定的范圍在0.05%~0.15%，可見，待測樣品可溶氟、游離氟含量均符合國家標準。2、誤差分析實驗中可能存在的誤差：①標準溶液的配制時存在誤差：樣品稱量、液體量取、溶液定容等②樣品溶液處理時存在誤差：牙膏溶解不完成、轉移時有溶液損失、存在少量泡沫使