170493. lajstromszámú szabadalom • Mérőoldat és eljárás koncentrációk közvetlen mérésére
3 170493 4 amelynek valamely jellemző paramétere a mintával való komplex-képződési reakció során a keresett koncentrációjú komponens koncentrációjával szigorúan monoton függvény szerint, előnyösen lineárisan változik, ilyen módon a minta és a reagens megszabott arányú mennyiségeinek reagáltatása után, az említett paraméter nagyságának változását megmérve, abból a keresett koncentrációjú komponens koncentrációja nagy pontossággal megállapítható. Az elmondottak szemléltetésére szolgáljon példaképpen valamely mérendő ligandumnak, pl. hidroxilionnak (bázis) a találmány szerinti eljárással, ill. reagenssel történő meghatározása. Ezesetben reagensként a keresett koncentrációjú ligandummal komplexet képező iont, pl. hidrogéniont tartalmazó konjugált savak oldatát használjuk, amelynek pH-értéke a hozzáadott bázis milliekvivalensei számának egyértelmű, előnyösen lineáris függvénye. Ilyen sav-oldatot előállíthatunk több, eltérő protonálódási állandójú (a disszociációs egyensúlyi állandó reciproka) sav megfelelő arányú elegyítésével. A reagens-kompozíció működésének elvét az 1. ábra illusztrálja. A reagens oldatban jelenlevő legerősebb — A jelű - sav disszociációs egyensúlyi állandójának negatív logaritmusa legyen KA . Az oldat pH-ja számszerűleg megegyezik ennek értékével, ha a savat 50% titráltsági fokig megtitráltuk, vagyis a ligandum koncentrációja egyenlő a konjugált sav koncentrációjával. Az A konjugált savat külön megtitrálva a mérendő ligandummal az A sav titrálási görbéje adódik (A görbe), amelynek ekvivalenciapontja eA . Hasonló (B, C, ...N) görbék adódnak a B, C,. .. N konjugát savak esetében, amelyek különböző erősségűek az alábbi egyenlőtlenségnek megfelelően: pKB >pKc> ... >PKN- Ha A, B, C,... N konjugált savak együttesen vannak jelen az oldatban, és azokat úgy választottuk meg, hogy disszociációs állandóik negatív logaritmusának különbsége 0,5-nél nagyobb, de 2,0-nál kisebb legyen (0,5< ApK<2,0), továbbá koncentrációikat (cA , cB ... CN) úgy alítottuk be, hogy azok eleget tegyenek az alábbi összefüggésnek: pKB - pK A pKc - pK B pK N - pK N _ i cA (2+c B )2 c B (2+c c )2 CN_!(2-I-CN )2 akkor a mérendő ligandumot tartalmazó oldattal történő titráláshoz tartozó titrálási görbén az egyes ekvivalenciapontok a szokásos módon külön-külön nem észlelhetők, hanem az egyedi A, B, C,... N titrálási görbék eredője (E, az ábrán pontozott vonallal) lineáris lesz. A fenti képlet a pKB , pKc, •. • ?KN pontokon átmenő és az abszcisszával párhuzamos, a pKA , pK B , pKc pontokon átmenő és az ordinátával párhuzamos egyenesek, valamint az E egyenes szakaszai által határolt derékszögű háromszögek átfogójának (E) iránytangensét fejezi ki. Látható, hogy a fentiek szerinti sav-elegyet reagens-oldatként használva az oldat pH-értéke a mérendő ligandum, ez esetben hidroxilion, mennyiségével lineárisan változik, miáltal a hidroxilionok koncentrációja egyetlen pH-méréssel meghatározható. Ha viszont nem hidroxil- hanem hidroxónium ionok koncentrációját kívánjuk mérni, akkor a fenti sav-elegyből bázis hozzáadásával a megfelelő sók elegyét alakítjuk ki, a mérendő ligandumot ez esetben 5 hidroxóniumiont tartalmazó oldatot a fentiek szerinti só-elegyhez adva lényegében szukcesszív kiszorítási reakció játszódik le, és az oldat pH-ja a hidroxóniumionok mennyiségével lineárisan változik, miáltal a hidroxóniumionok koncentrációja 10 ugyancsak egyetlen pH-méréssel meghatározható. Belátható, hogy a találmány nem korlátozódik a fenti példa szerinti acidi-alkalimetriás meghatározásokra. Bármely kémiai reakció típushoz készíthető olyan reagens kompozíció, amelynek kompo-15 nensei a mérendő ligandum növekvő mennyiségének hozzáadására szukcesszív egyensúlyi állapotokon mennek át, miközben a rendszer valamilyen jellemző paramétere az egyensúly változásával monoton (előnyösen lineárisan) változik. Ilyen módon 20 pl. redoxi mérésekhez olyan reagens kompozíciót alkalmazunk, amely különböző redoxi normálpotenciáú rendszerek elegye, komplexometriás mérésekhez olyant, amely különböző stabilitási állandójú komplexek komplexképzőinek elegye, csa-25 padékos mérésekhez olyant, amely különböző oldhatósági szorzatú csapadékokat létrehozó csapadékképző szerek elegye. Mindezeknek a mérőoldatoknak az összetételét ugyanazon megfontolások és képletek segítségével állapíthatjuk meg, mint ame-30 lyeket az acidi-alkalimetriás reagens kompozícióval kapcsolatosan részleteztünk. Látható, hogy a találmány szerinti eljárás, ill. reagens kompozíció a titrimetriás elemzések teljes alkalmazási területét felöleli. 35 A fentiek alapján a találmány szerinti eljárás, ül. reagens kompozíció alkalmazásának az előnyei nyilvánvalóak. Az eddig általánosan használatos titrimetriás eljárásokat a találmány feleslegessé teszi, mert ugyanazt a műszaki eredményt egyszerűbben 40 éri el. A titrálásokhoz használt vegyszerekre és műszerekre nincs szükség, miáltal az elemzések költsége csökken. A titrálási művelet helyett egyetlen mérést végzünk, ami lényegesen meggyorsítja a munkát. További előny, hogy a meghatározások 45 érzékenysége széles határok között változtatható, pl. acidimetriás mérésekhez a reagens oldat összetétele úgy is megválasztható, hogy a ligandum koncentrációjának egy nagyságrendnyi változására a pH-érték 10 egységet változzék, vagyis 1%-os pon-50 tosság igényű mérés esetében elegendő a pH-értéket 0,1 pH egység pontossággal meghatározni, ami a legszerényebb technikai felkészültségű mérőhelyeken is könnyen megvalósítható. A reagens kompozíció koncentrációját célszerűen 55 a minta koncentrációjával azonos nagyságrendűnek választjuk, pl. 2 N sav méréséhez 2 N (vagy ennél töményebb) reagens kompozíciót állítunk össze. Lényegesen kisebb koncentrációk esetében (amilyeneket pl. ionérzékeny elektródokkal mérünk) 60 igen kis, pl. 10"5 . ,. 10" 10 M koncentrációt célszerű alkalmazni. Bizonyos esetekben kívánatos lehet az állandó ionerősség vagy a referencia elektród állandó potenciáljának biztosítása, ecélból a reagens kompozíció oldatához megfelelő koncent-65 rációban — amely célszerűen 10"3 M-nél nagyobb 2
