电位法基体效应在氟离子选择性电极分析中的影响

doi:10.3866/PKU.DXHX202209058

摘要/Abstract

摘要：

为了在化学实验课程中拓展学生的理论知识视野并深化学生对电位法基体效应的理解，开展了针对基于氟离子选择性电极的电位法基体效应的实验探究。以梯度方式向标准溶液中掺杂乙醇或乙酸模拟不同程度的复杂基体，对基于氟离子选择性电极的电位法基体效应的影响展开了深入系统的实验验证与理论探讨，在不同基体中对测定氟离子含量的标准曲线法和标准加入法进行了研究比较。实验结果阐明了电位法基体效应的影响以及不同定量分析方法的特点，有助于学生深刻理解实验原理，启发学生科研思维，提升实验教学效果。

关键词: 基体效应, 电位法, 离子选择性电极, 标准曲线法, 标准加入法

Abstract:

Experiments on matrix effects in the fluoride selective-electrode-based potentiometric methods were performed to expand students' theoretical knowledge and deepen their understanding of matrix effects in the potentiometric method in the chemistry laboratory course. Complex matrices were simulated by doping ethanol or acetic acid gradiently into a standard solution. Comprehensive and systematic empirical verification and theoretical analysis of the matrix effects were conducted. Moreover, the standard curve and addition methods determining fluoride in different matrices were investigated and compared. The experimental results showed the matrix effects and the characteristics of the different quantitative analysis methods. This study provides students with an enhanced sense of experimental principles and expands their scientific thinking, which eventually helps achieve improved teaching and learning.

Key words: Matrix effect, Potentiometric method, Ion selective electrode, Standard curve method, Standard addition method

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链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202209058

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2023/V38/I8/200

图/表 8

表1

表2

表3

图1

表4

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表5

表6

参考文献 17

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标样浓度/ (mol∙L⁻¹)	标准曲线法			一次标准加入法			连续标准加入法
标样浓度/ (mol∙L⁻¹)	测定浓度/ (mol∙L⁻¹)	绝对误差/ (mol∙L⁻¹)	相对误差/%	测定浓度/ (mol∙L⁻¹)	绝对误差/ (mol∙L⁻¹)	相对误差/%	测定浓度/ (mol∙L⁻¹)	绝对误差/ (mol∙L⁻¹)	相对误差/%
1.20 × 10⁻⁵	1.19 × 10⁻⁵	−9.71 × 10⁻⁸	−0.809	1.30 × 10⁻⁵	9.72 × 10⁻⁷	8.10	1.08 × 10⁻⁵	−1.08 × 10⁻⁶	−9.64
1.20 × 10⁻⁴	1.20 × 10⁻⁴	4.88 × 10⁻⁷	0.407	1.30 × 10⁻⁴	9.44 × 10⁻⁶	7.87	1.15 × 10⁻⁴	−4.82 × 10⁻⁶	−4.02
1.20 × 10⁻³	1.22 × 10⁻³	1.97 × 10⁻⁵	1.64	1.27 × 10⁻³	7.79 × 10⁻⁵	6.49	1.18 × 10⁻⁴	−1.96 × 10⁻⁵	−1.63

乙醇含量/%	标准曲线法		标准加入法
乙醇含量/%	测定浓度/(mol∙L⁻¹)	相对误差/%	测定浓度/(mol∙L⁻¹)	相对误差/%
0	1.02 × 10⁻³	1.64	1.05 × 10⁻³	5.34
5	1.32 × 10⁻³	32.0	9.88 × 10⁻⁴	−1.22
10	1.69 × 10⁻³	69.2	9.59 × 10⁻⁴	−4.09
20	2.67 × 10⁻³	167	9.24 × 10⁻⁴	−7.60
30	4.57 × 10⁻³	357	1.03 × 10⁻³	3.49

乙酸含量/%	pH	标准曲线法		标准加入法
乙酸含量/%	pH	测定浓度/(mol∙L⁻¹)	相对误差/%	测定浓度/(mol∙L⁻¹)	相对误差/%
0	5.54	1.03 × 10⁻³	2.64	1.01 × 10⁻³	0.630
5	3.38	7.72 × 10⁻⁴	−22.8	1.02 × 10⁻³	2.34
10	2.99	5.79 × 10⁻⁴	−42.1	1.03 × 10⁻³	2.80
20	2.63	3.69 × 10⁻⁴	−63.1	1.01 × 10⁻³	0.586
30	2.36	2.66 × 10⁻⁴	−73.4	9.93 × 10⁻⁴	−0.733

乙醇含量/%	回归方程	浓度区间/(mol∙L⁻¹)	R²
0	E = −5.56 × 10⁻²lgc_F⁻ + 2.29 × 10⁻²	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999
5	E = −5.64 × 10⁻²lgc_F⁻ + 1.56 × 10⁻²	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999
10	E = −5.78 × 10⁻²lgc_F⁻ + 4.20 × 10⁻³	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999
20	E = −5.81 × 10⁻²lgc_F⁻ − 8.60 × 10⁻³	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999
30	E = −5.89 × 10⁻²lgc_F⁻ − 2.39 × 10⁻²	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999

乙酸含量/%	回归方程	浓度区间/(mol∙L⁻¹)	R²
0	E = −5.61 × 10⁻²lgc_F⁻ + 1.94 × 10⁻²	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999
5	E = −5.69 × 10⁻²lgc_F⁻ + 2.86 × 10⁻²	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999
10	E = −5.91 × 10⁻²lgc_F⁻ + 2.69 × 10⁻³	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999
20	E = −5.86 × 10⁻²lgc_F⁻ + 3.99 × 10⁻³	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999
30	E = −5.90 × 10⁻²lgc_F⁻ + 4.60 × 10⁻²	1.00 × 10⁻⁵–1.00 × 10⁻²	0.999