155979. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés anyagok összetételének meghatározására hőmérsékletváltozás különbségek mérése alapján
3 155979 4 ATn hőmérsékletváltezások összege adja, azaz a próbaoldat teljes hőmérsékletváltozása /fT = ^Tx + jT a +JT a + ... +/)T n (2). A próbaoldatban mérhető hőmérsékletváltozás a JT, mely a fcVe&kciió során a mellékreakciók során előálló hőmérsékletváltozásokból tevődik össze, már nem arányos a meghatározandó komponens koncentrációjával, azaz A% = K-ZlT-vel, (3) és a keresett komponens koncentrációját hőmérsékletméréssel csak akkor határozhatjuk meg, ha a fő-, és mellékreakciók során együttesen jelentkező hőhatásoktól szelektíven elkülönítve tudjuk mérni a főreakcióhoz tartozó hőmérsékletváltozást. Jelen találmány a 152 942, sz. magyar szabadalom előbb isimertetett hátrányait küszöböli ki azáltal, hogy a próbaoldattal egyidőben egy vakpróbát is elemez. A vakpróba a meghatározandó komponensen kívül a próbaoWlatban előforduló többi komponenst a próbaoldattal gyakorlatilag azonos koncentrációiban, tartalmazza. Ebben az esetben, ha mind a próbaoldathoz, mind a vakpróbához ugyanolyan töménységű és mennyiségű reagenst adunk, akkor a próbaoldatban lejátszódik a keresett komponens meghatározására kiválasztott főreakció és az összes többi mellékreakció, míg a vakpróbáiban csak a mellékre akciók játszódnak le. A próbaoldatban létrejövő hőmérsékletváltozás tehát a főreakció' és a mellékreakciók következtében előállott hőmérsékletváltozások összegét adja, ugyanakkor vakpróba hőmérséklete csak a mellékreakciók következtében' létrejövő hőmérsékletváltozások irányában, változik. A két oldatban előállott hőmérsékletváltozást külön-külön lemérve és a vákpróbánál mért hőmérsékletváltozást levonva a próbaoldatnál mért hőmérsékletváltozásból, kapjuk a főreaiköió következtében létrejött hőmérsékletváltozást, azaz (4) (AT1 +A r F 2 +AT 3 + ... 4vdT„) — (ZJT2 +/1:T 3 ,+ . . . +ATn ) = ^i A próbaoldatban és a vakpróbában a reagens hozzáadására előállott hőmérsékletváltozás különbsége tehát a főreakcióhoz tartozó ATl hőmérsékletváltozással egyenlő, és ennek ismeretében az 1. sz. összefüggés alapján a keresett komponens százalékos koncentrációja meghatározható. A AT-L hőmérsékletváltozást jelen szabadalom szerint közvetlenül egyetlen méréssel meghatározhatjuk, ha a próbaoldatban és a vakpróbában előálló hőmérsókletváltozásokat feszültségváltozásokká alakítjuk át. Ennek egyik legegyszerűbb módja, ha a hőmérsékletváltozás mérését mind a próbaoldatban, mint a reagens oldatban termásztorral végezzük. A hőmérsékletméréshez linearizált termisztort használva, elérhető, hogy a próbaoldatban előálló JT1; AT 2 , AT&... JTn • hőmérsékletváltozás hatására a Wheatstone4iíd mérési pontjain rendre U1; U 2 , U3 ... U„ feszültség lépjen fel. Ha tehát a mé-5 rések során mind a próbaoldatba, mind a vakpróbába két különálló' Wheatstone-hídba épített termisztort merítünk, ahol a hidak érzékenységét úgy állítottuk be, hogy azonos nagyságú hőmérsékletváltozásra előálló ellenállás-10 változásnak mind a két hídban azonos feszültségváltozás feleljen meg, akkor a próbaoldatba merülő termisztort WhéatetonieHhídjának mérési pontjain a reagens hozzáadása után a fő-, és mellékreakoiók lejátszódásakor U1 -f-U 2 +U3,-r-1& + . .. +'U n feszültség jelentkezik, míg a vakpróbába merülő termisztor Wheatstone4iídjának mérési pontjain jelentkező feszültség U2 + +U3 + ... -KJ„ lesz. A két hidat egymással széniben kapcsolva a vakprőbába merülő ter-20 misztorhoz tartozó Wheatstone-ihíd mérési pontjain előállott feszültség ellentétes előjelű lesz a próbaoldatba merülő termisztorhoz tartozó Wheatstone-híd mérési pontjain jelentkező feszültséggel és így a mellékreaíkciók következ-25 tében létrejött feszültségváltozások kompenzálják egymást, azaz (5) (Ux-KVHVI- • • • -KJ„) - (U2 +U a +. . .+U„) 30 = Ux Mivel az U1 feszültségváltozás a főreakció során előállott /4Tj hőmérsékletváltozással arányos, a feszültségváltozás nagyságából a próbas5 oldatban a főreakcióhoz tartozó hőmérsékletváltozása meghatározható. Az előzőekben felsorolt 'mellékreakciókon kívül a környezettel történő hőkicserélődés következtében is változhat a próbaoldat hőmér-40 séklete, mely hőmérsékletváltozás szintén független a meghatározandó komponens koncentrációjától. A hővezetés, a párolgás, á keverés által létrejövő dinamikus hőhatások is kiesnek, ha a mérésnél a jelen találmány szerint járunk 45 el és a próbaoldatba továbbá a vakpróbába merülő termisztorokat egymással szembe kapcsoljuk. Két azonos geometriájú és azonos hősziigetelésű mérőcella esetén ugyanis a cellákban levő oldatok környezettel történő hőkicserélő-50 désének sebessége is gyakorlatilag megegyezik egymással, ha az oldatok kiindulási hőmérséklete és összetétele az ésszerűség határain belül megegyezik egymással, azaz (6) 55 J- ~ t — '' It ~ ' At hol: t a reakció lejátszódásához és a mérés befejezéséhez szükséges idő, 60 AT/At a próbaoldat és AT/At az összehasonlító oldat hőmérsékletváltozásának sebessége, mely a környezettel való hőkicserélődés következtében jön létre. Ha a próbaoldatban és a vakpróbával a kör-65 nyezettel történő hőkicserélődés sebessége meg-2
