牙膏中氟含量的测定实验报告(华南师范大学)

实验报告学生姓名 学号专业化学（师范） 年级班级课程名称仪器分析实验 实验项目牙膏中氟含量的测定实验类型£验证£设计£综合 实验时间2020年11月8日指导老师胡小刚 实验评分一、实验原理牙膏中添加适量的氟是防龋齿的有效措施，氟在机体内有95%存在于骨骼和牙齿中。国标规定：总氟量要大于等于牙膏总重的0.04%，并小于等于0.15%；可溶氟或游离氟则必须大于等于0.04%，一般用0.11%的即可。一般情况下牙膏可溶性氟是游离氟的3.2～4.5倍。目前，牙膏生产厂家生产的双氟牙膏除添加氟化钠(钾)以外，还添加了单氟磷酸钠(钾)。氟化钠在pH值为中性的水中主要以氟离子的形式存在。而单氟磷酸钠(钾)则主要以单氟磷酸盐的形式存在。但过量的氟会导致各种慢性氟中毒疾病，饮用水中含有氟的适宜浓度为0.5~1.0mg/L(F-)，当长期饮用含氟量高于1.5mg/L的水时，则易患斑齿病，如水中含氟高于4mg/L时，则可导致氟骨病。测定游离氟的方法主要有氟离子选择电极法、氟试剂分光光度法、茜素锆比色法、离子色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、原子发射光谱法、荧光法等。仪器法虽灵敏，但不易在基层实验室推广应用．分光光度法虽设备简单．但样品需进行繁琐的化学分离，难以获得理想的重复性。本实验采用氟离子选择电极法，其测定可溶性氟具有方法简便，操作快速，可测线性范围宽，抗阳离子干扰能力强，不受浊度、色度的影响等优点。因此，得到广泛应用。氟离子选择性电极以氟化镧单晶为敏感膜，为提高其电导率，在氟化镧中掺杂少量氟化铕。氟离子选择性电极的电位响应机制是，氟化镧单晶具有氟空穴的固有缺陷，氟离子可以在溶液和空穴之间迁移，因此电极具有良好的选择性。氟离子选择性电极结构示意图见图12.1。氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为：Ag,AgCl|E=K+RT/Flnα(F,外)=K+0.059lnα(F,外)式中，0.059为25℃时电极的理论响应斜率，其他符号具有通常意义。用离子选择电极测量的是溶液中的离子浓度，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。用氟离子选择电极测量F-时，最适宜pH值范围为5.5~6.5。pH过低，易形成HF，影响F-的活度；pH值过高，易引起La(OH)3，影响电极的响应，故通常用pH值约为6的来控制溶液的pH值。柠檬酸盐还可消除Al3+，Fe3+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。二、实验仪器与试剂1.仪器离子计:配有氟离子选择电极和参比电极,电势测量的分度值不大于0.2mVpH计:精度为0.02pH单位离心机恒温水浴锅:精度±1℃烘箱:精度±2℃2.试剂盐酸溶液:4mol/L氢氧化钠溶液:4mol/L柠檬酸盐缓冲液:100g柠檬酸三钠,60mL冰乙酸,60g氯化钠,30g氢氧化钠,用水溶解，并调节pH至5.0～5.5,用水稀释到1000mL氟离子标准溶液:精确称取0.1105g基准氟化钠(105℃±2℃,干燥2h),用去离子水溶解并定容至500mL,摇匀,贮存于聚乙烯塑料瓶内备用。该溶液浓度为100mg/kg待测安利牙膏三、实验步骤1.样品制备任取试样牙膏1支,从中称取牙膏20g,精确至0.001g,置于50mL塑料烧杯中,逐渐加入去离子水,搅拌使其溶解,转移至100mL塑料容量瓶中,稀释至刻度,摇匀。分别倒入2个具有刻度的10mL离心管中,使其质量相等。在离心机(2000r/min)中离心30min,冷却至室温,其上清液用于分析游离氟、可溶氟含量。2.标准曲线的绘制精确吸取0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL氟离子标准溶液,分别移入5个50mL塑料容量瓶中,各吸入柠檬酸盐缓冲液5mL,用去离子水稀释至刻度,然后逐个转入50mL塑料烧杯中,在磁力搅拌下测量电位值E,记录并绘制E-logc(c为浓度)标准曲线。3.可溶氟的测定吸取1中制备的上清液0.5mL,转入到2mL微型离心管中,加4mol/L盐酸0.7mL,离心管加盖,50℃水浴10min,移至50mL容量瓶,加入4mol/L氢氧化钠0.7mL中和,再加5mL柠檬酸盐缓冲液,用去离子水稀释至刻度,转入50mL塑料烧杯中,在磁力搅拌下测量其电位值。在标准曲线上查出其相应的氟含量,从而计算出可溶性氟含量。4.游离氟的测定吸取1中制备的上清液10mL置于50mL塑料容量瓶中,加柠檬酸盐缓冲液5mL,用去离子水稀释至刻度,转入50mL塑料烧杯中,在磁力搅拌下测量其电位值,在标准曲线上查出其相应的氟含量,从而计算出游离氟含量。如果样品中游离氟含量过高,可根据实际情况适当稀释或减少取样量。四、数据记录与分析1.标准曲线的绘制氟离子标准溶液的浓度：100mg/kgV(mL)c(mg/kg)lgcE(mV)0.51.0024312.00.3010299962241.53.00.47712125521324.00.6020599912052.55.00.698970004199绘制E-logc标准曲线：可得到公式为y=-62.98527x+242.99156的直线，R2=0.99999，拟合程度很好。2.牙膏中可溶氟、游离氟含量的测定称取牙膏重量：20.5919g电位测定数据如下：类型E(mV)可溶氟227游离氟148①可溶氟的测定由线性拟合方程y=-62.98527x+242.99156可得，当E=227时，lgc=0.2539，即c=1.7943mg/kg，即1.7943μg/mL则样品牙膏中可溶氟质量为：1.79即可溶氟含量为：ω②游离氟的含量由线性拟合方程y=-62.98527x+242.99156可得，当E=148时，lgc=1.5082，即c=32.2222mg/kg，即32.2222μg/mL则样品牙膏中游离氟质量为：32.2222即可溶氟含量为：ω由上述分析可知，牙膏中可溶氟含量为0.087%，游离氟含量为0.078%，总氟含量为0.165%五、结果分析1、测定结果分析由上述分析可知，牙膏中可溶氟含量为0.087%，游离氟含量为0.078%，总氟含量为0.165%，可溶氟含量高于游离氟[1]。对比国家标准GB8372-2008中规定的范围在0.05%~0.15%，可见，待测样品可溶氟、游离氟含量均符合国家标准。2、误差分析实验中可能存在的误差：①标准溶液的配制时存在误差：样品称量、液体量取、溶液定容等②样品溶液处理时存在误差：牙膏溶解不完成、转移时有溶液损失、存在少量泡沫使