190484. lajstromszámú szabadalom • Sorozatelemzésre alkalmas eljárás és berendezés kémiai reakciókban résztvevő anyagok mennyiségének meghatározására a reakció során fejlődő reakciőhőnek a kiindulási hőmérséklethez viszonyított hőmérsékletváltozás függvényében történő kalometriás mérésével
1 190 484 2 A találmány tárgya sorozatelemzésre alkalmas eljárás és berendezés kémiai reakcióban résztvevő anyagok mennyiségének meghatározására a reakció során fejlődő reakcióhőnek a kiindulási hőmérséklethez viszonyított hőmérsékletváltozás függvényében történő kalorimetriás mérésével, különösen víztartalom meghatározására a vizsgálandó minta Kari Fischer-reagenssel való reagáltatásával, illetve vizelet maradék-nitrogén („nem fehérje nitrogén”) tartalmának a meghatározására nátrium-hipobromittal való reagáltatással. Ismeretes, hogy az ipar és a kutatás egyik leggyakoribb és legfontosabb feladata különböző alapanyagok, félkész- és késztermékek víztartalmának meghatározása, A nedvesség a raktározhatóságra, stabilitásra, alkalmazhatóságra közvetlenül vagy közvetve hatást gyakorol. Ugyanilyen fontos szempont a gazdaságosság is. hiszen minden gyártó a megengedett legmagasabb víztartalommal szeretné áruját eladni, minden vevő a legalacsonyabbal megvenni azt. A legtöbb iparágban a víztartalom meghatározását a szabvány kötelezően előírja. A víztartalom közvetlen vagy közvetett úton határozható meg. Közvetlen meghatározás esetén a vizsgálandó anyagot szárított levegőáramban hevítik, es a távozó gázáramból a vizet alkalmas adszorberen megkötik. Egy másik módszer szerint azeotrop desztillálóval távolítják el az anyag víztartalmát. A közvetett meghatározás során a pontosan lemért vizsgálandó anyagot megszárítják v agy izzítják, majd újra lemérik, a lömegkülönbség adja az eltávozott víztartalmat. A közvetlen módszerek munkaigényesek és kényesek, a közvetettek pedig hosszadalmasak és nem specifikusak. Az utóbbi időben terjedt el a Kari Fischer-féle titrálásos módszer. Az eljárás azon alapszik, hogy a jód ekvivalens mennyiségű víz jelenlétében a kén-dioxidot oxidálja: J2 + S02 + H20 = 2 HJ + H2S04 A Fischer-féle vízmeghatározás tehát egy nemvizes közegben lejátszódó redox-reakció. A végpontot vizuális, fotometriás vagy elektromos úton - dead-stop készülékkel - észlelik. Maga a víz a reagenssel pillanatszerüen reagál; a titrálás gyorsan elvégezhető. A meghatározás nehézségét az okozza, hogy a reagens nem állandó, alkotói egymással reagálnak. Nedvesség, por hatására hatóértéke csökken. Ennek mértéke - tárolástól függően - egy 8 órás műszak alatt tized %-os értéktől több %-ig terjedhet, ezért ismert víztartalmú anyagokkal hatóértékét állandóan ellenőrizni kell. A titrálókészülék víztelenítése, abszolút oldószerek alkalmazása gondos előkészítést igényel. Az oldat titerét a titrálást kísérő erős hőfejlődés is megváltoztatja. A meghatározás továbbfejlesztését a termometriás módszer bevezetése jelentette (Acta Pharm. Hung., 51., 105 114., 1981.). A termometriás meghatározás során kaloriméterben levő, nagy fölöslegü Kari Fischer-reagensbe adagolják a meghatározandó víztartalmú anyagot és a fejlődő reakcióhőt mérik. Az eljárás előnye, hogy a hömérsékletváltozás nem függ a reagens abszolút faktorától és a reagens kimerülésig használható. Hátránya azonban, hogy sorozatelemzésre nem alkalmas, sorozatelemzés esetén ugyanis a bevitt mintamennyiség már számottevően megnöveli a térfogatot, így megváltozik a rendszer hőkapacitása, romlik a meghatározás pontossága. A termometriás módszer alkalmazása tette lehetővé a vizelet maradék-nitrogén tartalmának a gyors meghatározását is. A vizelet maradék-nitrogén tartalmát az orvosi laboratóriumokban roncsolással, azt követő desztillációval és titrálással, illetve Nessler-reakcióval és kolorimetrálással határozzák meg. A meghatározás rendkívül hosszadalmas és munkaigényes. Haladást jelent a nátrium-hipobromitos oxidálás során fejlődő reakcióhő mérésén alapuló termometriás módszer. Sorozatelemzésre azonban - a fentiekben a vízmeghatározással kapcsolatban előadottak miatt - ebben az esetben sem használható ez a módszer. A találmány feladata tehát sorozatelemzésre alkalmas, a reakcióhö mérésén alapuló módszer kidolgozása. A találmány alapja az a felismerés, hogy az említett termometriás mérések sorozatelemzésre is alkalmassá tehetők oly módon, hogy az elemzések folyamán a kaloriméterben az oldat térfogatát állandó értéken tartjuk. Ezt egy olyan folyadékkaloriméter alkalmazásával érjük el, amely egy - a folyadéknívót állandó értéken tartó - szivornyával van ellátva. Egy ilyen kalorimétert mutat be a mellékelt ábra. A jó hőszigetelésü 1 mérőcellában foglal helyet a reagens befogadására szolgáló, cserélhető 2 pohár és a 3 mágneses keverő. A hőmérsékletváltozást 4 Wheatstone-hídba kapcsolt termisztor érzékeli. A hőmérsékletváltozásnak megfelelő hidegyensúlyváltozást a 6 digitális kijelző vagy a 7 kompenzográf észleli. A folyadéknívót a 8 szivornya tartja állandó értéken. A kiindulási hőmérsékletre a 9 Peltier elem vagy hütőkigyó hüti vissza a rendszert. A vizsgálandó mintákat a mérőcella fedelén levő, zárható 10 nyíláson adagoljuk be. A méréseknél az alábbi módon járunk el. A készülék poharába szobahőmérsékleten 100 vagy 200 ml reagenst mérünk. A keverést elindítjuk, a termisztort a Wheatstone-hídba kapcsoljuk. A hőegyensúly beállása után (körülbelül 5 perc) a nullázó potenciométerrel a hídegyensúlyt úgy állítjuk be, hogy a kompenzográf írója a bal szélső helyzetbe kerüljön, vagy a digitális-kijelző „0" érték körül legyen. 1-2 perces „előperiódust” veszünk fel. a) Folyadék víztartalmának meghatározása Injekciós fecskendővel a folyadékból 1-2 ml-t felszívunk. Buborékmentesítés és letörlés után analitikai mérlegen 4 tizedes pontossággal lemérjük a fecskendőt. A víztartalom várható értékétől függően pár cseppet (50-100 mg) a mérőtérbe juttatunk. A fecskendőt visszamérjük. A mérést a kívánt párhuzamosok száma szerint megismételjük. A reakciónak megfelelő kitérést digit-ben vagy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
