148763. lajstromszámú szabadalom • Ionkoncentráció logaritmusával arányos hosszúságú impulzusokat előállító elektronikus áramkör
Mégjelent: 1961. december 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 148.763 SZÁM 42. 1. 3. OSZTÁLY — NA-576. ALAPSZÁM Ionkoncentráció logaritmusával arányos hosszúságú impulzusokat előállító elektronikus áramkör Nádas Béla vegyészmérnök, Budapest A bejelentés napja: 1959. július 29. Mint ismeretes., vegyi titrál ásóknál, vegyszeradagolásoknál a potienciometrikus mérőlánc üveg, platina, ezüst, arany, chinhidron stb. indikátorelektród és kalomel, ezüstklorid stb. összehasonlító (referenc)-elektród által szolgáltatott potenciál (E) az ionkoncentráció függvényében a NEKNST-képlet értelmében változik: nF CD ahol Eo a mérőlánctól függő kezdeti feszültség, R a gázállandó, T az abszolút hőfok, n a titrálás során leadott elektronok száma (valencia-változás) j F a Faraday-féle állandó, CA az ion-akeeptor koncentrációja mol/litben, CD az ion-donátor koncentrációja mol/litben, Az állandók számértékét behelyettesítve, 20 C°-on mérve a 10-es logaritmusra áttérve: E = Eo+ —in — (mV) 2. n CD Mivel az indikátor elektródok vagy csak az ionakoeptor, vagy csak az ion-donátor ionjait jelzik: tehát a koncentráció 1 nagyságrenddel való változtatásának 20°-on 58 mV potenciálváltozás felél meg. Más részről: az E potenciál az ionkoncentráció logaritmusával arányosan változik. Tehát, ha titrálások (vegyszeradagolások) automatizálása céljából impulzusadó áramkört konstruálunk, mely a potenciometrikus „E" feszültséggel arányos hosszúságú impulzusokat szolgáltat, és ezzel az impulzusadóval alkalmas szervomechanizmust (pl. vegyszeradagoló szelepet) vezérlünk: a berendezés vegyszeradagjai az ionkoncentrációval lesznek arányosak. Ez azzal a rendkívül fontos műszaki előnnyel jár, hogy az ilyen berendezés az ekvivalenciapontot — az ismert potenciometrikus ,,S" görbe inflexiós pontját — olyan csökkenő adagokkal közelíti meg, melyek hatására a potenciál mindig ugyanannyit változik (pl. minden lépésben 20—20 mV-ot). Az ilyen lefolyású vegyszeradagolás pedig azt eredményezi, hogy a berendezés az ekvivalenciapotenciált a szükséges és elégséges legkevesebb lépcsőben éri el. Az ilyen elven szerkesztett titráló (vegyszeradagoló) a titrálást (vegyszeradagolást) a mechanizmus által megengedett elméletileg elérhető legrövidebb idő alatt végzi el. A titrálás pontosságának azonban egy második kritériuma is van. Az ékvivalenciapotenciál közelében a koncentrációviszonyok erősen lecsökkennek. A minta hatékony ionjainak koncentrációja az ekvivalenciapontban 10~6 -tól 10 -20 mol/lit. nagyságrendű szokott lenni. Könnyen belátható, hogy ilyen minimális koncentrációknál, még a leggondosabb keverés esetén is, a csökkenő adagok közé növekvő szüneteket kell iktatni, hogy a vegyülés is megtörténhessék. Ha erről nem gondoskodunk, a .mérőlánc nem azt a potenciált jelzi, ami az adott időpontig tényleg beadagolt vegyszermennyiségnek megfelel, mert a mérőoldat egy része, a kis koncentráció miatt, még nem vegyült a minta igen kis koncentrációban jelenlevő ionjaival. Tehát egy ideális vegyi célú impulzusadónál a vezérlőfeszültséggel arányosan csökkenő időtartamú impulzusok kö:zé a vezérlőfeszültséggel fordított arányban növekvő szünetéket kell iktatni. Jelen találmány a fentiekben vázolt hasznos célt oldja meg. Speciális felépítésű relaxacio:* áramkör (multavibrátor), melynek pozitív félhuliámái (adagidői) a mérőlánc által szolgáltatott feszültség és a beállított ekvivalenciapotenciál különbségével egyenesein arányosak, negatív félhullámai (szünetidői) a mérőlánc által szolgáltatott vezérlőfeszültség és a beállított ékvivalenciapotenciál különbségével fordítva arányosak. Matematikailag (első közelítésben) tehát a jelen találmánynak a következő feltételeket kell kielégítenie:
