169757. lajstromszámú szabadalom • Mérési eljárás és berendezés savak és bázisok koncentrációjának meghatározására

a ÍÓÖ?57 4 és mérőberendezések indirekt mérési elvet használnak fel, direkt koncentráció mérési elvet és berendezést az irodalom nem ismertet. Az indirekt mérőmódszert alkalmazó eljárások hátrányait és hiányosságait az alábbiakban foglaljuk össze: a) Pontosan ismert koncentrációjú mérőoldatok beméréssel nem készíthetők él, ezért azok koncentrációját klasszikus titrimetríás módszerrel kell meghatározni, a mérőoldatókat faktorozni kell. b) A mérőoldatok pl. nátrium-hidroxid kémiai természetéből következik, hogy koncentrációjuk állandóan változik az idő függvényében, ezért folyamatosan meg kell határozni faktorukat. c) A kis koncentrációk tartományában pl. 10-3 mól-os oldatoknál hígabb oldatok esetében az indirekt módszer nem alkalmazható, mivel a mérőoldatok faktora a titrálás ideje alatt is jelentősen változik. d) A potenciometriás titrálások alapelvéből következik, hogy gyenge savak és gyenge bázisok koncentrációja indirekt módszerrel nem határozható meg. e) Ugyancsak nem határozható meg. azoknak az erős savaknak, pl. hidrogén-fluoridnak a koncentrációja, amelyek a mérőelektródot, pl. az üvegelektródot károsítj ák. f) A mérőmódszer rendkívüli hátránya, hogy felhasználásával csak szakaszos meghatározásokra nyílik lehetőség. g) A meghatározások térfogatigénye minimum néhány ml oldat. Nem alkalmazható a mérőmódszer akkor, ha pl. néhány mikroliter minta áll csak rendelkezésre. h) Elkerülhetetlen a mérendő oldat-minta térfogatának pontos meghatározása, valamint a mérőoldat térfogatának pontos, folyamatos mérése. Az ismert mérőberendezések magukon hordják az indirekt mérőmódszer hátrányos tulajdonságait, így esetükben is érvényesek az á), h) pontban felsorolt hiányosságok. Hátrányuk továbbá, hogy nagyon drágák, és körülményesen használhatók, pl. hosszú időt vesz igénybe a mérőoldatok cseréje, amikor különböző minták meghatározása a feladat. Üzemeltetésük nehézkes, szervizigényesek. Mielőtt találmányunk tárgyának ismertetésére térnénk, szólnunk kell a direkt potenciometriás koncentrációmérés eddig át nem hidalt nehézségeiről. A pH méréssel nem valósítható meg a savak vagy bázisok koncentrációjának meghatározása, mivel a pH nem a hidrogénion koncentrációjának,; hanem a hidroxőnium-ionok aktivitásának függvényé. Az aktivitás értékéből számítható ugyan a koncentráció, ha ismert vagy állandó' az aktivitási együttható értéke. Az aktivitási együttható a meghatározandó minták esetében azonban nem ismert és nem állandó. Ez az; aka-r day elhárítható lerine, ha állandó értékre állítanánk be a minták ionerősségét a mérések előtt. Ez az út sem járható savak és bázisok esetében azért,, mert a pH-mérés során a mérőcella'elektromotoros erejét mérjük, amelyben a diffúziós potenciálok értéke is benne foglaltatik. A diffúziós potenciál savak és bázisok esetében változó nagyságú, jelentős, pl. 20—30%-os mérési hibát 5 is eredményez. A felsorolt akadályok megszüntetése esetében is fennmaradna egy rendkívüli hátrány, nevezetesen: a pH jel a koncentrációérték logaritmusával arányos, amiből az következik, hogy a pH-10 mérési hiba nagysága a koncentrációra vonatkoztatva az egyes koncentráció tartományokban más és más lenne. Közvetlen pH méréssel nem lenne megvalósítható a középerős vagy gyenge savak és bázi-15 sok koncentrációjának meghatározása, mivel azok változó mértékben vannak hidrogénionokra vagy hidoxilionokra disszociálva. Az erős savak és bázisok oldatában a mérőelektród viselkedése jelentősen eltér az elméle-20 titől, fellép ún. sava»- és alkáli-hiba. A találmányunk szerinti mérési eljárás az előzőekben ismertetett sav vagy bázis indirekt koncentráció meghatározási mérőmódszer hiányossá^ gait kiküszöböli, új műszaki megoldást tesz le-25 hetővé, előnyei a következők: Lehetővé teszi a savak vagy bázisok koncentrációjának direkt potenciometriás módszerrel történő szakaszos vagy folyamatos meghatározását. 30 Megvalósítható a 10-3 mól-nál hígabb savak vagy bázisok meghatározása. Ugyancsak meghatározható a gyenge savak és gyenge bázisok koncentrációja. A meghatározások mikroanalitikai méretekben 35 is kivitelezhetők, a minimális mintaigény néhány mikroliter. Elkerülhető a mérőoldat faktorozása. Ugyancsak elkerülhető a mérendő minta és a mérőöldat térfogatának számszerű ismerete. 40 Lehetőséget biztosít a mérőelektródot károsító savak vagy bázisok koncentrációjának meghatározására. A mérési eljárás alkalmazásával nem lép fel a mérőelektród savas és alkáli hibája. 45 Kiküszöböli a diffúziós potenciálok értékének változását, abszolút értékét pedig a minimumra csökkenti. Megszünteti az aktivitási együttható változását a mérések során. Lineáris összefüggést bizto-50 sít a pH és a sav vagy bázis koncentrációja között, amelynek az az eredménye, hogy a mérési hiba azonos nagyságú a kiválasztott méréstartományban. A találmányunk szerinti mérőberendezés új 55 műszaki hatást eredményez, mert lehetőséget biztosít az előzőekben leírt mérési eljárás alkalmazásával, valamint újszerű elektromos felépítésével és szerkezetével a savak és bázisok koncentrációjának direkt potenciometriás módszerrel 60 történő meghatározására. Újszerű elektromos felépítésével lehetővé teszi a berendezés analóg vagy digitális kijelző rendszerének gyors hitelesítését és így elkerülhető a hitelesítésnél az ismert, és lassú szük-65 cesszív approximáció módszere. 2