Dentistry — Analysis of fluoride concentration in aqueous solutions by use of fluoride ion-selective electrode

ISO 19448:2018 specifies test methods for the quantification of fluoride concentrations in dental products including dentifrices, gels, oral rinses, fluoride releasing varnishes, and other fluoride containing products. The methods are based on fluoride ion-selective electrode technology for the analysis of fluoride in aqueous samples derived from dental products.

Médecine bucco-dentaire — Analyse de la concentration en fluorure dans les solutions aqueuses en utilisant une électrode sélective des ions fluorures

ISO 19448:2018 spécifie des méthodes d'essai applicables à la quantification des concentrations en fluorure dans les produits dentaires tels que les dentifrices, les gels, les bains de bouche, les vernis fluorurés et d'autres produits contenant du fluorure. Les méthodes reposent sur la technologie de l'électrode sélective des ions fluorures pour l'analyse du fluorure dans des échantillons aqueux prélevés sur des produits dentaires.

General Information

Status
Published
Publication Date
11-Jan-2018
Current Stage
9020 - International Standard under periodical review
Start Date
15-Jan-2023
Completion Date
15-Jan-2023
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ISO 19448:2018 - Dentistry -- Analysis of fluoride concentration in aqueous solutions by use of fluoride ion-selective electrode
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ISO 19448:2018 - Médecine bucco-dentaire -- Analyse de la concentration en fluorure dans les solutions aqueuses en utilisant une électrode sélective des ions fluorures
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Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19448
First edition
2018-01
Dentistry — Analysis of fluoride
concentration in aqueous solutions by
use of fluoride ion-selective electrode
Médecine bucco-dentaire — Analyse de la concentration en fluorure
dans les solutions aqueuses en utilisant une électrode sélective des
ions fluorures
Reference number
ISO 19448:2018(E)
ISO 2018
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ISO 19448:2018(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2018

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on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 19448:2018(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2  Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3  Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 1

5  Reagents and materials ................................................................................................................................................................................. 2

6  Apparatus ..................................................................................................................................................................................................................... 2

7 Preparation ................................................................................................................................................................................................................ 3

7.1 TISAB solution ......................................................................................................................................................................................... 3

7.2 TISAB blank solution ......................................................................................................................................................................... 3

7.3 Fluoride standard solutions ........................................................................................................................................................ 3

7.4 Calibration curve ................................................................................................................................................................................... 4

8  Procedure..................................................................................................................................................................................................................... 5

8.1 Direct analysis technique ............................................................................................................................................................... 5

8.2 Standard addition technique ...................................................................................................................................................... 6

8.3 Dilution analysis technique .......................................................................................................................................................... 7

8.4 Multiple sample addition technique ..................................................................................................................................... 7

8.5 Internal standards technique ..................................................................................................................................................... 7

9  Technical notes about the analytical techniques ................................................................................................................ 7

10  Calculations................................................................................................................................................................................................................ 8

10.1 Direct analysis technique ............................................................................................................................................................... 8

10.2 Standard additions technique .................................................................................................................................................... 8

10.3 Dilution analysis technique .......................................................................................................................................................... 9

10.4 Multiple sample addition technique ..................................................................................................................................... 9

10.5 Internal standards technique ..................................................................................................................................................... 9

11 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 9

12  Trouble shooting .................................................................................................................................................................................................. 9

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................11

© ISO 2018 – All rights reserved iii
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ISO 19448:2018(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following

URL: www.iso.org/iso/foreword.html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 106, Dentistry, Subcommittee SC 7, Oral

care products.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 19448:2018(E)
Introduction

Fluoride is used in dentistry primarily for caries prevention. Fluoride is the active ingredient for

caries prevention in many dental products such as dentifrices, gels, oral rinses, and fluoride releasing

varnishes. The fluoride concentration in these products is an integral part of other standards where

the product is intended to be analysed for fluoride content. This document provides methods based

on the use of fluoride ion-selective electrode technology for the analysis of the total fluoride content

in aqueous samples. The methods describe uses for fluoride ion-selective electrode technology and

anticipate that the sample-specific preparations such as digestion, distillation, etc. have been described

in the standards specific to product types.
© ISO 2018 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 19448:2018(E)
Dentistry — Analysis of fluoride concentration in aqueous
solutions by use of fluoride ion-selective electrode
1 Scope

This document specifies test methods for the quantification of fluoride concentrations in dental

products including dentifrices, gels, oral rinses, fluoride releasing varnishes, and other fluoride

containing products. The methods are based on fluoride ion-selective electrode technology for the

analysis of fluoride in aqueous samples derived from dental products.
2  Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 78-2, Chemistry — Layouts for standards — Part 2: Methods of chemical analysis

ISO 835, Laboratory glassware — Graduated pipettes
ISO 1942, Dentistry — Vocabulary
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
3  Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 78-2 and ISO 1942 apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
4 Principle

This test method covers the determination of fluoride concentration in aqueous solutions derived from

dental products. The following test methods are presupposed to use fluoride ion-selective electrodes

(F-ISE) .

The sensing element of the fluoride ion-selective electrode consists of a single crystal of europium (II)-

doped lanthanum fluoride, LaF . When the sensing element is in contact with a solution containing

fluoride ions, an electrode potential develops across the sensing element. This potential, which depends

on the activity of free fluoride ion in solution {F }, is measured against a constant reference electrode

potential with a digital pH/mV meter or ISE (concentration) potentiometer. A potential (E) is developed

which is proportional to the logarithm of the activity of the fluoride ion {F } in solution following the

Nernst Equation.
E = E + S * log {F} (1)
© ISO 2018 – All rights reserved 1
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ISO 19448:2018(E)
where
E is the measured electrode potential;
E is the reference potential (a constant);
{F } is the fluoride ion activity level in solution;
S is the electrode slope (58,2 mV per decade change of {F-} at 20 °C).

The level of fluoride ion, {F }, is the activity or “effective concentration” of free fluoride ion in solution.

The fluoride ion activity is related to free fluoride ion concentration, [F], by the activity coefficient, γ.

The activity coefficient is related to the ionic strength of the solution. For these measurements, the ionic

strength of the samples and standards are held constant by the use of total ionic strength adjusting

buffer solution (TISAB), which also chelates fluoride-binding cations and establishes the solution pH at

the optimal level for the fluoride ion-selective electrode sensitivity. When using TISAB to set the ionic

strength of the solution, the electric potential is proportional to the concentration of the fluoride ion in

solution. TISAB may come in several variations. Which one to use is specific to the sample preparation

procedure. One has to be aware that other interferences may exist and it is up to the user and sample

preparation to properly identify them.

A calibration curve is drawn, plotting measured potential versus the log of the fluoride ion concentration

of known standard solutions. Then, the potential for the unknown sample is measured and the

concentration of F in the sample can be calculated from the calibration curve.

The sample will have been pretreated as specified for the particular sample type, and the final

composition is an aqueous sample of at least 1 ml volume. Samples that contain more than 0,01 mol/l F

(190 mg/l F) shall be diluted to concentrations less than 0,01 mol/l F with deionized water.

5  Reagents and materials

5.1  Chemicals to prepare total ionic strength adjusting buffer (TISAB) solution.

5.1.1  Cyclohexylene  dinitrilotetraacetic  acid  (CDTA)  or  1,2-diaminocyclohexane-N,N,N’,N’-

tetraacetic acid.
5.1.2  Acetic acid (CH COOH) reagent grade.
5.1.3  Sodium chloride (NaCl) salt.
5.1.4  Sodium hydroxide (NaOH), at 5 mol/l.
5.1.5  Deionized water, in accordance with ISO 3696, grade 2.
5.2  Chemicals to prepare sodium fluoride standards.
5.2.1  Sodium fluoride (NaF), previously dried at least 4 h at 150°C.
5.2.2  Deionized water, in accordance with ISO 3696, grade 2.
6  Apparatus
6.1  Analytical balance, accurate to 0,000 1 g.
2 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 19448:2018(E)
6.2  Magnetic stir bar.
6.3 Magnetic stir plate.

6.4 Pipette, of nominal capacity 5,0 ml to smallest scale division: 0,05 ml; 1,0 ml to 0,01 ml; and

0,10 ml to 0,01 ml, in accordance with ISO 835, Class A.
6.5  Fluoride ion-selective electrode (F-ISE) with separate referenc
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 19448
Première édition
2018-01
Médecine bucco-dentaire — Analyse
de la concentration en fluorure dans
les solutions aqueuses en utilisant une
électrode sélective des ions fluorures
Dentistry — Analysis of fluoride concentration in aqueous solutions
by use of fluoride ion-selective electrode
Numéro de référence
ISO 19448:2018(F)
ISO 2018
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ISO 19448:2018(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2018, Publié en Suisse

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée

sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 19448:2018(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 1

5 Réactifs et matériaux ....................................................................................................................................................................................... 2

6 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 3

7 Préparation ................................................................................................................................................................................................................ 3

7.1 Tampon TISAB ......................................................................................................................................................................................... 3

7.2 Solution mère de TISAB .................................................................................................................................................................. 4

7.3 Solutions étalons de fluorure ..................................................................................................................................................... 4

7.4 Courbe d’étalonnage .......................................................................................................................................................................... 4

8 Mode opératoire.................................................................................................................................................................................................... 5

8.1 Méthode d’analyse directe ............................................................................................................................................................ 5

8.2 Méthode des ajouts dosés.............................................................................................................................................................. 6

8.3 Méthode d’analyse par dilution ................................................................................................................................................ 7

8.4 Méthode d’ajout d’échantillons multiples ....................................................................................................................... 7

8.5 Méthode des étalons internes .................................................................................................................................................... 7

9 Notes techniques à propos des méthodes d’analyse ....................................................................................................... 8

10 Calculs .............................................................................................................................................................................................................................. 8

10.1 Méthode d’analyse directe ............................................................................................................................................................ 8

10.2 Méthode des ajouts dosés.............................................................................................................................................................. 8

10.3 Méthode d’analyse par dilution ................................................................................................................................................ 9

10.4 Méthode d’ajout d’échantillons multiples ....................................................................................................................... 9

10.5 Méthode des étalons internes .................................................................................................................................................... 9

11 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................10

12 Résolution des problèmes .......................................................................................................................................................................10

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................11

© ISO 2018 – Tous droits réservés iii
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ISO 19448:2018(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.

iso.org/directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 106, Médecine bucco-dentaire, sous-

comité SC 7, Produits d’hygiène bucco-dentaire.
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 19448:2018(F)
Introduction

Le fluorure est utilisé en médecine bucco-dentaire dans le cadre de la prévention des caries. Il

constitue le principe actif dans la prévention des caries dans de nombreux produits dentaires tels que

les dentifrices, les gels, les bains de bouche et les vernis fluorurés. La concentration en fluorure dans

ces produits fait partie intégrante d’autres normes dans lesquelles la teneur en fluorure du produit

est destinée à être analysée. Le présent document spécifie des méthodes utilisant la technologie

de l’électrode sélective des ions fluorures pour l’analyse de la teneur totale en fluorure dans des

échantillons aqueux. Les méthodes décrivent des utilisations de la technologie de l’électrode sélective

des ions fluorures et prévoient que les préparations spécifiques aux échantillons telles que la digestion,

la distillation, etc. aient été décrites dans les normes spécifiques aux types de produits.

© ISO 2018 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 19448:2018(F)
Médecine bucco-dentaire — Analyse de la concentration
en fluorure dans les solutions aqueuses en utilisant une
électrode sélective des ions fluorures
1 Domaine d’application

Le présent document spécifie des méthodes d’essai applicables à la quantification des concentrations

en fluorure dans les produits dentaires tels que les dentifrices, les gels, les bains de bouche, les vernis

fluorurés et d’autres produits contenant du fluorure. Les méthodes reposent sur la technologie de

l’électrode sélective des ions fluorures pour l’analyse du fluorure dans des échantillons aqueux prélevés

sur des produits dentaires.
2 Références normatives

Les documents suivants sont référencés dans le texte de sorte qu’une partie ou la totalité de leur

contenu constitue les exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée

s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y

compris les éventuels amendements).
ISO 78-2, Chimie — Plans de normes — Partie 2: Méthodes d’analyse chimique
ISO 835, Verrerie de laboratoire — Pipettes graduées
ISO 1942, Médecine bucco-dentaire — Vocabulaire

ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d’essai

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 78-2 et

l’ISO 1942 s'appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/

— ISO Online Browsing Platform (OBP): disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp

4 Principe

Cette méthode d’essai couvre la détermination de la concentration en fluorure dans des solutions

aqueuses provenant de produits dentaires. Les méthodes d’essai suivantes présupposent l’utilisation

d’électrodes sélectives des ions fluorures (F-ISE).

L’élément sensible de l’électrode sélective des ions fluorures est composé d’un monocristal de fluorure

de lanthane dopé à l’europium (II), LaF . Lorsque l’élément sensible est en contact avec une solution

contenant des ions fluorures, un potentiel d’électrode se développe dans cet élément. Ce potentiel, qui

dépend de l’activité des ions fluorures libres {F } en solution, est mesuré en fonction d’un potentiel

d’électrode de référence constant, à l’aide d’un pH-mètre/mV-mètre numérique ou d’un potentiomètre

© ISO 2018 – Tous droits réservés 1
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ISO 19448:2018(F)

ISE (concentration). Un potentiel proportionnel au logarithme de l’activité des ions fluorures {F } en

solution se développe conformément à l’équation de Nernst.
E = E + S * log {F} (1)
E est le potentiel d’électrode mesuré;
E est le potentiel de référence (constant);
{F } est le niveau d’activité des ions fluorures en solution;

S est la pente de l’électrode (58,2 mV par décade de différence de {F }, à 20 °C).

Le niveau des ions fluorures {F } est l’activité ou la «concentration efficace» en ions fluorures libres en

solution. La corrélation entre l’activité des ions fluorures et la concentration en ions fluorures libres,

[F], est représentée par le coefficient d’activité γ, lui-même en corrélation avec la force ionique de la

solution. Pour ces mesurages, la force ionique des échantillons et des étalons est maintenue constante

en utilisant un tampon d’ajustement de la force ionique totale (TISAB) qui permet également de chélater

les cations liant le fluorure et d’optimiser le pH de la solution en fonction de la sensibilité de l’électrode

sélective des ions fluorures. Lorsqu’un TISAB est utilisé pour définir la force ionique de la solution, le

potentiel électrique est proportionnel à la concentration en ions fluorures en solution. Il existe plusieurs

versions de TISAB. Le choix du TISAB dépend du mode opératoire de préparation de l’échantillon. Il

faut savoir que d’autres interférences peuvent exister et qu’il revient à l’utilisateur et au préparateur de

l’échantillon de les identifier correctement.

Une courbe d’étalonnage représentant le potentiel mesuré en fonction du logarithme de la concentration

en ions fluorures de solutions étalons connues est tracée. Le potentiel relatif à l’échantillon inconnu

est ensuite mesuré et la concentration en F dans l’échantillon peut être calculée d’après la courbe

d’étalonnage.

L’échantillon aura été prétraité conformément aux spécifications applicables au type d’échantillon

particulier, et la composition finale est un échantillon aqueux d’un volume d’au moins 1 ml. Les

échantillons contenant plus de 0,01 mol/l de F (190 mg/l de F) doivent être dilués à des concentrations

inférieures à 0,01 mol/l de F avec de l’eau désionisée.
5 Réactifs et matériaux

5.1 Produits chimiques nécessaires à la préparation du tampon d’ajustement de la force ionique

totale (TISAB).

5.1.1 Acide cyclohexylène dinitrilotétraacétique (CDTA) ou acide 1,2-diaminocyclohexane-

N,N,N’,N’-tétraacétique.
5.1.2 Acide acétique (CH COOH), de qualité réactif.
5.1.3 Chlorure de sodium (NaCl), sel.
5.1.4 Hydroxyde de sodium (NaOH), 5 mol/l.
5.1.5 Eau désionisée, de qualité 2 selon l'ISO 3696.

5.2 Produits chimiques nécessaires à la préparation d’étalons de fluorure de sodium

5.2.1 Fluorure de sodium (NaF), préalablement séché pendant au moins 4 h à 150 °C.

2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 19448:2018(F)
5.2.2 Eau désionisée, de qualité 2 selon l'ISO 3696.
6 Appareillage
6.1 Balance analytique, précise à 0,0001 g près.
6.2 Barreau aimanté.
6.3 Agitateur.

6.4 Pipette, d’une capacité nominale de 5,0 ml à la plus petite division d’échelle: 0,05 ml; 1,0 ml à

0,01 ml; et 0,10 ml à 0,01 ml, conformément à l’ISO 835, Classe A.

6.5 Électrode sélective des ions fluorures (F-ISE) équipée d’une électrode de référence séparée,

ou combinaison électrode F-ISE/électrode de référence.

6.6 Flacon en matière plastique (ou bécher ou petit conteneur), d’une capacité d’au moins 20 ml.

NOTE Le fluorure ne réagit pas avec la matière plastique mais avec le verre.
6.7 pH-mètre/mV-électromètre, d’une sensibilité de ± 0,1 mV.
7 Préparation
7.1 Tampon TISAB

7.1.1 Dans un bécher de 1 l rempli avec environ 500 ml d’eau désionisée, dissoudre 57 ml de CH COOH,

58 g de NaCl et 4 g de CDTA ou d’acide 1,2-diaminocyclohexane-N,N,N’,N’-tétraacétique.

7.1.2 Refroidir à température ambiante et ajuster le pH entre 5,0 et 5,5 avec une solution de NaOH à

5 mol/l.

7.1.3 Refroidir à température ambiante, transférer dans une fiole jaugée de 1 l et compléter au trait de

jauge avec de l’eau désionisée.
[1]
NOTE La préparation du tampon TISAB est décrite dans l’ASTM D1179-16 , 18.1.
Le TISAB est le sy
...

Questions, Comments and Discussion

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