181287. lajstromszámú szabadalom • Elektroanalitikai mérési elrendezés
181287 6 6- és 7 érzékelő elemek nem pH-, hanem Napion érzékeny üvegből vannak kialakítva és a 3, valamint a 4 standardizálásra szolgáló közegek nem pH-, hanem pNa standardok. A 2. ábrán a mérési elrendezés a Na+-ionérzékeny 1 mérőcellán kívül tartalmaz egy másik, K+-ionérzékeny 22 mérőcellát is, amelynek minta-oldali 8 vonatkozási elektródja azonos az 1 mérőcella minta-oldali 8 vonatkozási elektródjával. A 22 mérőcellában a 2 mintával, valamint 11 standardizálásra szolgáló közeggel (első K* standardoldattal) és a 12 standardizálásra szolgáló közeggel (második K* standardoldattal) érintkező három mikrokapilláris 5-, 6- és 7 érzékelő elem egyetlen, kémiailag homogén felépítésű 13 érzékelő testből van kiképezve. A 13 érzékelő test a benne kialakított 5-, 6- és 7 érzékelő elemekkel 19 integrált érzékelőt alkot. A K+-ionérzékeny 22 mérőcellában az első K+ standardoldattal az első K* standard-oldali 14 vonatkozási elektród is érintkezik, és ehhez hasonlóan a második K* standardoldattal a második K+ standard-oldali 15 vonatkozási elektród is kapcsolatban van. A Na+-ionézékeny 1 mérőcella a minta-oldali 8 vonatkozási elektródon, valamint a standard-oldali 9- és 10 vonatkozási elektródokon keresztül kapcsolódik a 21 elektronikus jelfeldolgozó 25 Na+-mérőerősítőjének bemenetére, melynek kimenete 26 Na+-aritmetikai egységen keresztül 27 Na+ kijelzőegységhez csatlakozik. Ehhez hasonlóan a K*-ionérzékeny 22 mérőcella a közös minta-oldali 8 vonatkozási elektródon, valamint a K+ standard-oldali 14- és 15 vonatkozási elektródokon keresztül kapcsolódik a 21 elektronikus jelfeldolgozó 28 K* mérőerősítőjének bemenetére, melynek kimenete 29 K+ aritmetikai egységen keresztül 30 K+ kijelzőegységhez csatlakozik. A fentieken kívül a 2 minta 20 perisztaltikus pumpával, a 11-, 12-, 3- és 4 standardizálásra szolgáló közegek rendre 23-, 24-, 31- és 32 folyadéktovábbítókkal vannak kapcsolatban. Az 1. ábrán bemutatott mérési elrendezés az alábbiak szerint működik: A pH-érzékeny 1 mérőcella 5-, 6- és 7 érzékelő elemei gyakorlatilag ekvipotenciálisak, mivel köztük a 16 elektrolit galvanikus csatolást létesít, és rajtuk áram nem folyik át. Az 5-, 6- és 7 érzékelő elemek kémiai és mechanikai felépítése és állapota teljesen azonos. így a rajtuk fellépő standardpotenciál és az érzékenységükre jellemző válaszfüggvény-meredekség („slope”) is nagymértékben megegyezik. Ezért a minta-oldali 8 vonatkozási elektród, valamint a standard-oldali 9- és 10 vonatkozási elektródok közül tetszőlegesen kiválasztott kettő között mérve az elektromotoros erőt, az az 5-, 6- és 7 érzékelő elemeken fellépő gyakorlatilag azonos nagyságú standardpotenciálokból kettőt tartalmaz egymással szembe kapcsolva, és így független azok nagyságától és ezzel együtt azok nemkívánatos változásaitól is. A standard-oldali 9- és 10 vonatkozási elektródok között mérhető elektromotoros erő nagyságából pedig a 3- és 4 standardizálásra szolgáló közegek (pH standardoldatok) közötti különbség ismeretében kiszámolható az 5-, 6- és 7 érzékelő elemek érzékenységére jellemző válaszfüggvény-meredekség („slope”) értéke, feltéve, hogy a 3- és a 4 standardi-5 zálisra szolgáló közegek (pH standardoldatok) pH-értékei különbözőek. Mivel a „slope” ily módon számított értéke független a 2 minta jelenlététől, meghatározása a mérések alatt, vagy a mérések közötti szünetekben is bármikor végrehajtható. A fentiek szerint az 1 mérőcella 8-, 9- és 10 vonatkozási elektródjai között mért bármelyik két elektromotoros erő értékéből számítható a 2 minta pH-ja oly módon, hogy értéke nem függ sem az 5-, 6- és 7 érzékelő elemeken fellépő standardpotenciál, sem pedig azok érzékenységére jellemző válaszfüggvény-meredekség („slope”) aktuális értékétől, tehát azok esetleges időközbeni - mérési hibát okozó - megváltozásától sem. A keresett pH-érték számítására szolgáló összefüggés jobb megértését segíti elő a 3. ábra, amely az 1. ábrán bemutatott elrendezés 1 mérőcellájának egyszerűsített elektromos helyettesítő képét mutatja. Az ábrán az 5-, 6- és 7 érzékelő elemek egymással és rendre a 8-, 9- és 10 vonatkozási elektródokkal vannak galvanikus kapcsolatban, a minta-oldali 8- és az első standard-oldali 9 vonatkozási elektródok között az Uaí feszültség, a minta-oldali 8 és a második standard-oldali 10 vonatkozási elektródok között az Ubí feszültség mérhető. Az 5-, 6- és 7 érzékelő elemeken rendre Ex-, Ei- és Ea -, a 8-, 9- és 10 vonatkozási elektródokon pedig rendre ERx-, Er 1 -, Er 2 potenciálok lépnek fel. A 3. ábráról látható, hogy az Uaí feszültség az 5- és 6 érzékelő elemeken, valamint a 8- és 9 vonatkozási elektródokon fellépő Ex-, Ex-, ERx- és ERl potenciálok előjeles összege, míg az UBi feszültség az 5- és 7 érzékelő elemeken, valamint a 8- és 10 vonatkozási elektródokon fellépő Ex-, E2-, ERx- és Er i potenciálokból tevődik össze. A 2 minta pH-értékének meghatározására szolgáló képletet arra az esetre adjuk meg, amikor az 1. ábrának megfelelően a minta-oldali 8 vonatkozási elektród és az első standard-oldali 9 vonatkozási elektród, illetve a minta-oldali 8 vonatkozási elektród és a második standard-oldali 10 vonatkozási elektród közötti két feszültséget (Uaí; Ubí) mérjük, és ezekből számítjuk a keresett pH-értéket. H PHi(Ubx-Ub2) - pH2(UAx-Uai) P X_ (Ubx-Ubí) - (Uax-Uai) ahol: pHx : a 2 minta keresett pH-értéke, pHx : az első pH standardoldat pH-értéke, pH2 : a második pH standardoldat pH-értéke, UAx: a minta-oldali 8- és az első standard-oldali 9 vonatkozási elektródok között mérhető feszültség, ha az 5 érzékelő elem a 2 mintával van feltöltve. -UBx a minta-oldali 8- és a második standard-oldali 10 vonatkozási elektródok között mérhető feszültség, ha az 5 érzékelő elem a 2 mintával van feltöltve. UAi: a minta-oldali 8- és az első standard-oldali 9 vonatkozási elektródok között „illesztéskor” mért feszültség, amikor az 5 érzékelő elemet feltöltő 2 minta az első pH standardoldattal egyezik meg. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
