氟離子選擇電極測定牙膏中氟的含量

＊王滔 詹婧嫻

（湖北大學知行學院生物與化學工程學院 湖北 430000）

1.前言

牙膏是人們經常用來清潔和保護牙齒的一種日常化妝品，牙膏中含有一定量的含氟化合物。氟元素是人和動物身體必須的一種微量元素，在機體的主要功能為健齒，人體的骨骼和牙齒中氟含量占到身體總量的95%。缺氟，易患齲齒病。但氟檢測意義，在于過多造成的毒害，牙膏中含有氟的適宜濃度為0.5～1.0mg/L（F-），當長期使用含氟量高于1.5mg/L的牙膏時，則易患斑齒病，如牙膏中氟含量超過4mg/L時，則可導致氟骨病。

骨骼和牙齒的堅固是因為氟，WHO一直向大眾推薦使用含氟牙膏來預防齲齒。目前，國內大眾已經普遍的接受使用含氟牙膏，不少制作商也以“含氟”作為賣點。其實，在不同地區的生態環境中，氟的含量本身就有差異性，所以含氟牙膏并不是人人都適用。雖然氟化物確實有毒，對大氣會造成一定的傷害，但是只要控制它的使用量。通過一系列實驗來確定氟加入量的安全范圍，就能確保含氟牙膏的安全性和有效性。因此不能盲目的否定含氟牙膏，也不能依賴過度。氟對人體健康的影響關鍵在于氟的攝入量，氟的攝入適量對人體健康會產生有益的作用，相反攝入量不足或過多均對人體健康不利。

以氟離子選擇電極為指示電極，飽和甘汞電極為參比電極，可測定溶液中氟離子的含量。工作電池的電動勢E，在一定條件下與氟離子活度aF-的對數值呈直線關系，測量時，若指示電極為正極，則：

E=K-0.0592lgaF-

當溶液的總離子強度不變時，上式可改寫為：

E=K-0.0592lgcF-

因此在一定條件下電池電動勢與試液中的氟離子濃度的對數呈線性關系，可用標準曲線法或標準加入法進行測定。溫度，溶液pH，離子強度以及共存離子均會影響測定的氟離子濃度，向標準溶液中和待測溶液中加入TISAB，以使溶液重離子平衡活度系數保持定值，并控制溶液的pH，以及消除共存離子的干擾。

2.實驗部分

(1)試劑和儀器

1.000×10-1mol/LF-標準貯備液：準確稱取NaF（烘1h）4.199g溶于1000ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻線，搖勻貯于塑料瓶中待用。

總離子強度調節緩沖溶液TISAB：稱取氯化鈉58g，檸檬酸鈉10g溶于800mL蒸餾水中，再加冰醋酸57mL，用6mol/LNaOH溶液調至pH5.0～5.5之間，然后稀釋至1000mL。

市場上常見牙膏若干。

儀器：821型數字式離子計；飽和甘汞電極；電磁攪拌器；磁力棒；塑料燒杯若干；濾紙。

電子天平（感量0.0001g）。

(2)實驗方法與步驟

①氟電極的準備

氟電極在使用前，宜在10-3mol/L的NaF溶液中浸泡活化1～2h，然后用蒸餾水清洗電極數次，直至測得的電位值約為360mV（比值各支電極不同）。

②飽和甘汞電極的準備

取下電極下端和上側小膠帽，檢查飽和甘汞電極內液位，晶體，氣泡及微孔芯滲透情況并作適當處理后，用蒸餾水清洗電極外部，并用濾紙吸干外壁水分后，將電極置電極夾上。

③儀器的準備和電極的安裝

按儀器說明書，接通電源，預熱20min，接入飽和甘汞電極和氟離子選擇性電極。

④繪制標準曲線

在5只100容量瓶中，用1.000×10-1mol/L的F-標準貯備液分別配制內含10ml TISAB的1.000×10-2～10-6mol/L F-標準溶液。

將適量的所配制的標準溶液分別倒入5只潔凈的塑料杯中，插入氟離子選擇性電極和飽和甘汞電極，放入攪拌子。啟動攪拌器，在攪拌條件下，由稀至濃分別測量標準溶液的電位值。

表1

圖1 氟離子選擇性電極的響應曲線

(3)實驗內容

①準確稱取牙膏。先將10種牙膏置于實驗臺上，每個牙膏前放置一個塑料杯，塑料杯上標記牙膏名稱。

將燒杯放置在電子秤上，去零，準確稱取2.0000g牙膏。

②測量。倒入適量蒸餾水，用玻棒攪勻，轉入100mL容量瓶中待測。插入電極，開啟攪拌器，攪拌20min，待讀數穩定后，停止攪拌，讀數，記錄。

(4)注意事項

電極使用前應在純水中浸泡數小時或過夜，達到電極活化的作用效果。每次測定前要用待測液清洗指示電極，燒杯及攪拌子。電位平衡時間，隨氟離子濃度的降低而延長。最后顯示電位平衡在2min不變，即可讀數。因氟能被玻璃吸收，標準溶液必須保存在塑料瓶中。測定過程中攪拌溶液的速度應恒定，讀數時應停止攪拌。

3.結果

根據公式，求出試樣中F-的濃度（y=-55.8x-51）。

表2 10種牙膏所測出的電位值

經檢測，4種含氟牙膏的氟含量完全符合強制性國家標準《牙膏》GB8372-2001規定的0.04%～0.15%（相當于400ppm～1500ppm）的含量要求，可以放心使用，其中含量最高的濃度為1.21×10-3mol/L，最低的為8.98×10-5mol/L。其余6種氟含量不到標準含量，新國標在許多方面都做了增加和調整：首次將二甘醇和三氯生等物質列入原料規范中并明確限量值，規定成人含氟牙膏的氟含量為0.05%到0.15%。

據了解，氟對預防齲齒的作用在國際上是公認的，但氟加多了也會對人體產生副作用。國際上較為認同的標準是牙膏中氟含量在0.04%至0.15%間較為合適。