152942. lajstromszámú szabadalom • Berendezés és eljárás anyagok gyors elemzésére hőmérséklet mérés alapján

152942 sett komponens mennyisége az oldat hőmérséklet-változásából meghatározható. A módszer lényegében különbözik a termometriás titrálástól, ahol a rendszer hőkapaeitása az adagolt mérőoldat mennyiségének függ- 5 vényében titrálás közben állandóan és folyamatosan változik. Ezért a termometriás titrálásnál nem lehet csupán az oldat hőmérséklet-változásából meghatározni a keresett komponens menynyiségét, hanem az oldat hőmérséklet-változá- 10 sát csupán azért mérik, hogy a hőmérsékletváltozás megszűnéséből megállapítsák a titrálás végpontját, és ennek alapján a titráláshoz fogyott mérőoldat ml-eilből állapítsák meg a keresett komponens mennyiségét. A termometriás 15 titrálás csak szűk területen alkalmazható, mert erre a célra csak olyan reakciók használhatók fel, amelyek gyorsan, mennyiségileg és egyértelműen játszódnak le. Ezzel szemben a szabadalom tárgyát képező módszer esetében felhasz- 20 nálhatók lassan és nem mennyiségileg lejátszódó reakciók is, mert reagens felesleg adagolásával az egyensúlyra vezető reakciókat is gyakorlatilag mennyiségivé tehetjük. Ezáltal számos olyan reakció hasznosítható a termometriás 25 meghatározások céljaira, amely sem a termometriás titrálás, sem pedig más analitikai módszer céljaira nem alkalmas. A kovasav pl. csak nagyon kevés vegyszerrel reagál és így kevés analitikai módszer ismeretes, mely a kovasav 30 meghatározására felhasználható. Az egyik legismertebb reakcióját, mely szerint a f oly savval szilicium-tetrafluoridot képez, titrálás céljaira nem lehet kiaknázni, mert a reakció lejátszódása aránylag lassú, és a komplex stabilitási 35 állandójának értéke kicsi. Ezzel szemben a szilícium meghatározása, mely az egyik leghosszadalmasabb és legnehezebben elvégezhető analitikai feladat, termometráiis elemzéssel a próbaoldat elkészítése után 5 percen belül megold- 40 ható. A termometriás titrálások apparative rendkívül nehézkesek, mert mind a mérőfolyadéknak, mind a próbaoldatnak azonos . hőmérsékleten kell lennie a titrálás folyamán, és ez csak igen 45 körülményesen kiképzett termosztát rendszerrel oldható meg. Nehezíti a módszert az is, hogy a mérőoldat adagolására temperált köpenyű, mechanikus vezérlésű bürettákat használnak. Ezzel szemben a szabadalom tárgyát képező miódszer- 50 nél a próbaoldatot nem titráljuk, hanem a kémszert egy tételben és mindig azonos menynyiségben adagoljuk. A reagens mennyiséget úgy választjuk meg, hogy a reagens akkor is feleslegben maradjon, ha a meghatározandó 55 komponens a szóba jöhető legnagyobb koncentrációban fordulna elő a próbáiban. A termometriás elemzés, az általunk kidolgozott mérési módszernél és készülékkel végezve az elemzéseket, egyike lett a legegyszerűbb és 60 legszélesebb körben alkalmazható analitikai módszereknek. Ezt azáltal értük el, hogy miéréseinket kvázi adiabatikus rendszerben végezzük, mely mérési módszert ezideig sem a kalorimetriában, sem az analitikában nem alkalmaz- 65 ták. Méréseinknél ugyanis a környezettel történő hőkicserélődést egy hőkompenzátor segítségével küszöböljük ki, mely lehetővé teszi, hogy a párolgás és hővezetés következtében létrejövő kalóriaveszteségeket úgy pótoljuk, hogy ezen tényezőktől a rendszer hőmérséklete független maradjon, anélkül, hogy a rendszert a környezettől komplikált technikai megoldások révén szigetelnénk el és tennénk adiabatikussá. A gyakorlati megvalósítás másik fontos tényezője, hogy a reagens oldat és a próbaoldat azonos hőmérsékletének biztosítására szolgáló termosztát rendszert kiküszöböljük azáltal, hogy a kémszer részére maga a próbaoldat szolgál termosztátként. A meghatározáshoz használt berendezés két szorosan összetartozó egységből áll: 1. a próbaoldat befogadására szolgáló hőszigetelt edényzetből, amelynek tartozékai: keverő, hőkompenzátor, merülő pipetta és. a hőmérséklet-változás mérésére szolgáló termisztor blokk. (1. 2. ábra) 2. Mérőegység, amelynek tartozékai: módosított Wheatstone-híd és érzékelő (1. 1. ábra). 1. A mérésekhez hőszigetelt edényként szélesszájú Dewar edényt használunk. (2. ábna 1). A Dewar edényben levő próba oldatba merül a reagens befogadására szolgáló merülő pipetta, (2. ábra 4) amely lehetővé teszi egyrészt az «dott mennyiségű reagens oldat pontos adagolását, másrészt biztosítja a használt kémszer és a próbaoldat közötti gyors hőkicserélődést. A hőkiegyenlítődés a merülő pipetta alkalmazása esetén 2 perc alatt végbemegy, még abban az esetben is, ha a próbaoldat és a reagens oldat kiindulási hőmérséklete közötti különbség 3—4 C°. Ugyancsak az oldatba merül a hőkompenzátor, (2. ábra 2) mely vékony falú üvegcsőbe forrasztott fűtőellenállás. Ennek hőmérsékletét változtatható ellenállással úgy szabályozzák, hogy a mindenkori környezethatást és a párolgás okozta hőveszteséget kompenzáljuk. Ez a kompenzáció 1 perc alatt olyan érzékenyen állítható be, hogy az érzékelő műszer a kompenzáció után huzamosabb időn keresztüli megfigyelés esetén (2 pere) sem jelez gyakorlatilag korrigálandó hőmérséklet-változást. Ugyancsak a próbaoldatba merül a reakció folyamán létrejövő hőmérséklet-változás mérésére szolgáló termisztor blokk, (2, ábra 3) amely párhuzamos és soros kapcsolású terrnisztorcflcból tevődik össze, hogy ezáltal az egyes termisztorok karakterisztikájában öregedés folytán beálló változásokat kompenzáljuk. A termisztor blokk a mérő és kalkuláló egységhez kapcsolódik. 2. A mérő és kalkuláló egység egy módosított Wheatstone-híd, (1. ábra) amelynek két ellentétes ágába egy-egy termiszter blokkot építettünk be, (TH, TH2

). Ezek külön-külön, vagy együtt is használhatók. A. két termisztor blokk együttes beépítésével azok karakterisztikájának esetleges változása mindenkor ellenőrizhető és így a mérések megbízhatósága biztosítható. A mérések reprodukálhatóságának biztosítására a mérőhíd feszültségét a telepfeszültség pontos beállításá-2