一、实验原理

氟(fluorine）是最活泼的非金属元素之一，自然界中不存在单质氟，都是以氟离子的形式出现。氟也是人体必不可少的微量元素，成年人平均每人每天氟的摄入量以3.0一4.5 mg为宜。氟的摄入量长期超过正常需要，将导致地方性氟病；缺氟则易患龋齿病。因此，常在牙膏中添加一定量的氟化物，对改善牙釉质、预防龋齿病有明显的作用。

测定氟离子常用的方法有氟离子选择电极法、氟试剂分光光度法、茜素锆比色法、离子色谱法等。但以氟离子选择电极法为首选，该法具有仪器结构简单、便于操作，灵敏度高，响应速度快，可用于有色试样等优点，因而被广泛应用。

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。测量时，以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，与被测溶液组成下列原电池：

（-）氟离子选择性电极丨含氟试液（a_F- )丨饱和甘汞电极（+）饱和甘汞电极的电极电势Eo为常数，氟离子选择性电极的电极电位EF-随溶液中氟离子活度aF-的变化而改变，即

其中a_F-＝γ_F- C_F-

式中，K在一定条件下为常数。若在实验中保持标准溶液和各个试液间的离子强度一致，即活度系数γ_F-为常数，则可以用离子浓度C_F-代替式中的活度，有

电池电动势E为甘汞电极与氟电极的电极电势之差，即电池电动势E与F一浓度的对数成正比关系。

二、主要仪器和药品

pHS-3型酸度计、电磁搅拌器、氟离子选择电极、232型饱和甘汞电极。

NaF标准溶液、100.0 ug·ml^-1（置于塑料瓶中保存）,HCI,NaOH。

三、实验内容

1．样品制备

称取含氟牙膏1g（准确至±0.000 1 g）于塑料烧杯中，加入10 ML浓HCl，放入一个塑料套搅拌磁子，在电磁搅拌器上充分搅拌约20 min，加1一2滴溴钾酚绿指示剂（呈黄色），依次用固体NaOH、浓和稀NaOH溶液中和至刚变蓝，再用稀HCl调至刚变黄（pH =6.0)，转入100 ml容量瓶中，定容，过滤。保留滤液备用。同时做空白溶液，即不加试样，其他操作步骤相同。

2．仪器安装

摘去甘汞电极的橡皮帽，并检查内电极是否浸入饱和KC1溶液中，如未浸入，应补充饱和KCl溶液。甘汞电极接酸度计正端，氟电极接酸度计负端，并按下酸度计“－mV”，键。

3．电动势的测定

在烧杯中加入25 ml试液，放入一个塑料套搅拌磁子，烧杯置于磁力搅拌器上，将电极插入试液（注意：不要使搅拌磁子碰到电极），搅拌3 min，静置1 min，测量其电动势值El（对空白溶液）。接着，向前溶液中加入0.20 ml NaF标准溶液，搅拌3 min，静置1 min，测量其电动势值EZ（对空白溶液）;E_l和E₂的单位都是伏（V)。

4．数据处理

按照标准加入法公式计算，并折算出牙膏中氟的含量（以NaF计）

C_F-＝Δc (10^ΔE/S-1）^-1

式中，c=C_s V_s/ V_o, C_s为NaF标准溶液的浓度，V_s为加入NaF标准溶液体积，V_o为试样体积；

S为斜率，此处取值为0.059,E＝E₂ E_l。

通过以上公式计算出溶液中氟离子的浓度，最终折算出牙膏中氟的质量分数。

四、注意事项

由于氟的腐蚀性，尽量避免使用玻璃仪器。