1. Определение массовой концентрации фторид-ионов

1. Приготовление ацетатно-цитратного буферного раствора с рН 5,0±0,2: Приготовьте 250 мл ацетатно-цитратного буфера. В мерную колбу на 250 мл налейте 100-150 мл дистиллированной воды, добавьте 26,0 г ацетата натрия, 14,6 г хлорида натрия, 1,5 г цитрата натрия, 0,15 г трилона Б (ЭДТА) и 4,0 мл концентрированной уксусной кислоты. Смесь тщательно перемешайте до полного растворения солей и доведите раствор до метки дистиллированной водой. Проверьте рН раствора потенциометрически (портативным рН-метром). В холодильнике можно хранить 3 месяца.

2. Приготовление раствора нитрата калия: Приготовьте 100 мл 1,0 М KNO₃. Как это сделать?

3. Приготовление запасного стандартного раствора фторида натрия: Приготовьте 100 мл 1,0 М раствора из фторида натрия NaF. Навеску (4,1990±0,0010) г NaF (проверьте расчетами правильность навески), предварительно высушенную до постоянной массы при 110⁰ С, взвесьте на АВ и растворите в мерной колбе в дистиллированной воде.

Таблица 10

Наименование компонента	Количество раствора, мл
	Номер эталонного раствора (пробы)
	1	2	3	4	5	6
Стандартный раствор с концентрацией F-: а) 1,0М	5,0
б) 1,0•10-1М		5,0
в) 1,0•10-2М			5,0
г) 1,0•10-3М				5,0
д) 1,0•10-4М					5,0
е) 1,0•10-5М						5,0
Н2О дист	Довести в мерных колбах до метки
Концентрация F-, моль/л	1,0•10-1	1,0•10-2	1,0•10-3	1,0•10-4	1,0•10-5	1,0•10-6
рF = -lg[F-]	1,11	2,04	3,02	4,00	5,00	6,00

4. Приготовление рабочих стандартных растворов фторида натрия с концентрацией F^- 1,0•10^-1 – 1,0•10^-6 М: Приготовьте серию стандартных растворов 1,0•10^-1 – 1,0•10^-6 М F^- по 50 мл каждый. Растворы готовятся из запасного стандартного раствора (см. п. 3) методом последовательного разбавления. Каждый последующий раствор готовят разбавлением предыдущего в мерных колбах на 50 мл согласно алгоритму, предложенному в таблице 10.

5. Калибровка (настройка) фторид селективного электрода по стандартным растворам (смотрите паспорт электрода). В химические стаканы вместимостью 50 мл поместите серию стандартных растворов по 20 мл (см. п.4) каждого, добавьте по 10 мл ацетатно-цитратного буферного раствора и, погрузив в раствор фторид-селективный индикаторный электрод и хлорид-серебряный электрод сравнения (соединяется через электролитический ключ, заполненный 1М KNO₃), измерьте ЭДС ячейки (Е, мВ). Измерения проводите, переходя от раствора с меньшей концентрацией к раствору с более высокой концентрацией (в этом случае электроды можно не мыть, а лишь вытирать фильтровальной бумагой). Правила работы на потенциометре смотрите в паспорте прибора. Полученные данные занесите в табл. 11, обработайте их математически МНК.

Таблица 11

№ п/п	рF	Е, мВ измеренная	Е, мВ рассчитанная	Е рассчит.= = a + в рF
				r = а = в =

Заполните табл. 11 до конца и постройте (на миллиметровой бумаге) калибровочный график Е = ƒ (рF). Сравните экспериментально полученное значение крутизны электродной функции электрода (в) с паспортными данными электрода и оцените его качество.

6. Анализ воды: а) Способом калибровочного графика. В химический стакан вместимостью 50 мл поместите 20 мл анализируемой пробы, добавьте 10 мл ацетатно-цитратного буферного раствора и измерьте ЭДС, как это делали при калибровке электрода. По калибровочному графику определите рF.

7. Расчеты: Рассчитайте С_М F^- в воде (моль/л), зная, что рF = -lg[F^-]. Пересчитайте С_М на массовую концентрацию фторид-ионов, мг/л, по формуле:

С F^-, мг/л = С_М •М•1000,

где С_М – молярная концентрация фторид-ионов, рассчитанная через рF; М – молярная масса фторид-ионов, г/моль, найденная по справочнику Лурье; 1000 – коэффициент пересчета с г на мг.

Определите абсолютную и относительную погрешности определения.

Б) Способом добавок. 1. В химический стакан вместимостью 50 мл поместите 20 мл анализируемой пробы, добавьте 10 мл ацетатно-цитратного буферного раствора и измерьте ЭДС (Е₁), как это делали при калибровке электрода.

2. В химический стакан вместимостью 50 мл поместите 20 мл анализируемой пробы, добавьте 10 мл ацетатно-цитратного буферного раствора, добавьте 1 мл стандартного раствора фторида натрия с концентрацией фторид-ионов 1,0•10^-2 М и измерьте ЭДС (Е₂).

3. Повторите п. 2 четыре раза, добавляя в стакан с анализируемой смесью каждый раз дополнительно по 1 мл стандартного раствора. Всякий раз измеряйте ЭДС (Е_i). Данные измерений занесите в табл. 12.

4. Расчеты: Рассчитайте концентрацию фторид-ионов в растворе по формулам:

• с учетом разбавления ;

• без учета разбавления .

Где С_х – концентрация фторид-ионов в анализируемом растворе, моль/л; С_ст. – концентрация фторид-ионов добавляемого стандартного раствора, моль/л; ∆Е – разность потенциалов Е_i – Е₁, мВ; S – крутизна электродной функции, мВ.

Таблица 12

№ п/п	Объем анализируемого раствора, Vх, мл	Концентрация F- в добавляемом растворе, Сст., моль/л	Объем добавки, Vст., мл	ЭДС (Е1)	ЭДС (Еi)	Концентрация F- в аннализируемом растворе, Сх, моль/л
1	20	1,0•10-2	0
2	20		1
3	20		2
4	20		3
5	20		4
6	20		5

Сравните два способа анализа по воспроизводимости и правильности. Как это сделать?