170345. lajstromszámú szabadalom • Berendezés oldatok koncentrációinak hőmérsékletméréssel történő közvetlen meghatározására, a zavaró hőeffektusoknak tisztán elektromos úton való kikapcsolásával
170345 3 4 mennyi komponens termometriás meghatározásánál. Ezért a termometriás módszerek akkor váltak üzemileg használható módszerekké, amikor tisztázták a mellékreakciók szerepét, és a mellékreakciók zavaró hatásának kiküszöbölésére kidolgozták az első módszereket. Ezek a következők voltak: Az 152 942 sz. magyar szabadalom szerint csak olyan esetben határozhatjuk meg a keresett komponenst közvetlen százalékban, ha a meghatározásokhoz olyan specifikus reagenseket használunk, melyeknek nincs hígításhője, amint a szakirodalomban közzétett publikációkból megállapítható. így pl. az előbb említett báriummeghaíározáshoz ammóniumszulfát és kénsav olyan arányú elegyét kell használnunk, hol az ammónium-szulfát disszociációs hője éppen kompenzálja a kénsav hidratációs hőjét. Az ilyen típusú reagensek előállítása hosszadalmas, és sok munkát igénylő, amint a szabadalom szerint gyártott készülékek elterjedésével ez ma már egyértelműen világossá vált. A speciális kemikáliák előállításánál felmerülő nehézségek kiküszöbölését volt hivatott megoldani a 155 979 sz. magyar szabadalomban lefektetett módszer, mely azzal jellemezhető, hogy a meghatározásokhoz két próbaoldatot készítünk elő, a valódi próbaoldatot és egy vakpróbát. A vakpróba oldatot lehetőleg úgy kell elkészíteni, hogy a meghatározandó komponensen kívül, minden más komponenst azonos koncentrációban tartalmazzon a próbaoldattal. Ebben az esetben, ha mindkét oldathoz ugyanolyan térfogatú és koncentrációjú reagensoldatot adunk, akkor magában a próbaoldatban lejátszódik a főreakció és a mellékreakció, a vakpróba oldatában viszont csak a mellékreakciók. Ha méréstechnikailag megfelelően kiképzett két, elektromos mérési elven működő hőmérővel egyszerre mérjük a két oldat hőmérséklet-változását, és a két hőmérő áramkörét egymással szembekapcsoljuk, akkor a mellékreakciókból származó hőmérséklet-változások kompenzálják egymást, és az érzékelő műszeren leolvasható kitérés elvileg csak a főreakció következtében létrejött hőmérséklet-változásnak felel meg. Az előbb ismertetett módszerek alkalmazásának az alábbi nehézségei vannak: A 152 942 sz. magyar szabadalomban lefektetett módszernél speciális hígításhő nélküli reagenseket kell használni, míg a 155 979 sz. magyar szabadalomban lefektetett módszernél és készüléknél a közvetlen gyakorlati koncentráció egységekben való kiértékeléshez minden alkalommal két oldatot kell előkészíteni, ami kétszeres munkát és kétszeres vegyszerfelhasználást jelent. Ez utóbbi módszernek további hátránya, hogy nehezen állítható elő olyan vakpróba oldat, mely a meghatározandó komponensen kívül minden más komponenst azonos koncentrációban tartalmazna a próbaoldattal. Ebben az esetben viszont a mellékreakciók által létrehozott zavaró hőeffektusok kompenzálása a szabadalomban leírt két mérőcellás differenciamódszerrel már nem tökéletes. Erre vonatkozóan példaképpen megemlítjük, hogy ha differencia berendezés felhasználásával ferroszilíciumot elemzünk és a mintát pl. 20 ml folysavban oldjuk, az oldódás során a minta Si-tartalmától függően a folysav több-kevesebb része H2 SiF 6 formájában lekötődik, és így ha vakpróbaként is 20 ml folysavat használunk, a két oldatban a folysav-koncentráció már nem lesz azonos, és ennek következtében a hígításhők kisebb-nagyobb mértékben eltérhetnek egymástól, ami az eredmények. kiértékelésénél is kisebb-nagyobb pontatlanságot okoz. Jelen találmány a fenti ismertetett eljárások és 5 készülékek előbb ismertetett hátrányait küszöböli ki azáltal, hogy a meghatározásokhoz nem használt speciális hígításhő nélküli reagenseket, ugyanakkor a két mérőcellás differencia készülékkel szemben lehetővé teszi, hogy a meghatározást egyetlen próbaoldat-10 ból végezzük el úgy, hogy az eredményeket az érzékelő műszerről közvetlenül gyakorlati koncentráció egységekben olvassuk le. A differencia módszer elemzése során ugyanis felismertük, hogy nem szükséges a zavaró hőmérséklet-változások kompenzálá-15 sara, a zavaró hőmérséklet-változásokkal azonos nagyságú hőmérséklet-változásokat létrehozni - tehát a primer jelenséget primer jelenséggel kompenzálni -, hanem elégendő ha a zavaró hőmérsékletváltozás hatására fellépő szekunderér jelenséget, a feszültség-20 változásokat kompenzáljuk, mivel lényegileg ezek hozzák létre az érzékelő műszer skálájának elmozdulását. Az érzékelő műszer mérési pontjaira tehát ugyanakkora ellenfeszültséget adva, mint amekkora a vakpróba oldatba merülő elektromos úton működő 25 hőmérő pólusain a zavaró mellékreakciók lejátszódása következtében előálló .hőmérséklet-változás során létrejött volna, a zavaró mellékreakciók által létrejövő hőmérséklet-változások tisztán elektromos úton kompenzálhatok, vakpróba végzése nélkül úgy, hogy az 30 érzékelő műszeren csak a főreakció által létrehozott hőmérséklet-változás következtében előálló feszültség jelentkezik. Ebből a célból a mérőberendezést úgy alakítottuk ki, hogy a mérőhíd mérési pontjain jelentkező olyan feszültségváltozásokat, melyek a 35 zavaró folyamatok során jönnek létre, ellenfeszültséggel kompenzálhassuk. Mivel a mérőhíd mérési pontjain jelentkező feszültségváltozások, melyeket a zavaró effektusok hoznak létre vagy folytonosan változók, vagy egyszeri adott értékkel jelentkezők 40 lehetnek, ezért ha a zavaró effektusok által előidézett feszültségváltozásokat kompenzálni akarjuk egyrészt olyan feszültségforrást kell a mérőhíd mérési pontjaira kapcsolni, melynek feszültsége folytonosan változik olyan sebességgel, ahogy azt előre beállítjuk, 45 vagy más alkalommal olyan feszültségforrást, melynek feszültsége egy alkalommal adott értékkel változik, így ezzel a megoldással nemcsak a mellékreakciók során egyetlen alkalommal és pillanatszerűen hőeffektusok is. Ilyenek lépnek fel a környezettel 50 történő hőkicserélődés során. Ezért a hőmérsékletmérésen alapuló elemzési módszernél mindig számolni kell a környezethatással. Abszolút hőszigetelés ugyanis nincs, és így — a Newton-féle lehűlési törvény értelmében - ha a próbaoldat melegebb a környezeté-55 nél, akkor a mérés tartalma alatt hűl; ha hidegebb: melegszik, és mivel az ebből a forrásból származó hőmérséklet-változás teljesen független a meghatározandó komponens koncentrációjától, az eredmények bizonytalanná válnak, ezért kell a termometriás meg-60 határozásokat izoterm rendszerben végezni. A 152 942 sz. magyar szabadalom a környezettel történő hőkicserélődésből származó hőeffektust kaloriferrel oldja meg; a 155 979 sz. magyar szabadalom viszont differencia módszenei küszöböli ki. Mindezen 65 megoldásoknál univerzálisabb és egyszerűbb a jelen 2
