181216. lajstromszámú szabadalom • Csepegő elektódot vezérlő áramkört tartalmazó elektrokémiai berendezés
3 >81216 4 sának a kalapács működése folytán bekövetkező megrázkódása a cellában levő elektrolit oldatra is átadódik, ami a diffúziós folyamatot megzavarja, és ezzel a kísérlet eredményét meghamisíthatja. A mechanikai elv alapján működő szerkezetek további hátrányai viszonylag terjedelmes méretűk és a pontos finommechanikai megmunkálás szükségességéből következő magas áruk. A jelen találmány célja a mechanikai elv alapján működő csepegő elektród vezérlő berendezések helyett azok hátrányaival nem rendelkező, villamos elv alapján működő vezérlő berendezés megvalósítása. Ismeretes, hogy ha például kálium-klorid oldatba merülő csepegő higany elektródot 0 V-tól negatív irányba növekvő potenciállal polarizálunk, akkor a higany/oldat határfelületi feszültsége először fokozatosan nő, majd a csepegő elektród potenciáljának további növelésekor újból csökken, vagyis maximumon halad át (elektrokapilláris maximum). A felületi feszültségnek a potenciáltól való függését leíró függvény parabola. Az elektrokapilláris maximumnak megfelelő potenciál függ az oldat összetételétől; a fenti példa esetében —0,5 ... 0,6 V körüli érték. A fentiek szerint tehát a felületi feszültséget polarizáló jel alkalmazásával változtathatjuk. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy a csepegő elektród polarizálását olyan mértékűre is megválaszthatjuk, hogy az a felületi feszültséget a folyadékcsepp leszakadásához szükséges mértékig csökkentse; továbbá, hogy a polarizáló jel alkalmazásának időzítésével a csepp leszakadását is időzíthetjük. A találmány szerinti berendezés kiviteli alakjait a rajzok alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti berendezés kiviteli alakja, a 2. ábra a találmány szerinti berendezés egy további célszerű kiviteli alakja, a 3. ábra a találmány szerinti berendezés egy újabb célszerű kiviteli alakja, a 4. ábra szintén a találmány szerinti berendezés egy további célszerű kiviteli alakja, az 5. ábra a polarizáló jel valamint az első- és második megszakító állapotainak idődiagramjait ábrázolja. A fentiek megvalósítására alkalmas berendezés blokkváltozatát az 1. ábra mutatja: 1 elektrokémiai cella tartalmazza 2 csepegő elektródot és 3 ellenelektródot. amelyek az önmagában ismert 4 elektrokémiai (például polalográfiás, coulometriás, kronopotenciometriás. stb.) mérőáramkörhöz csatlakoznak. A csepp leszakításához szükséges polarizáló jelet 5 polarizáló jelforrás szolgáltatja; a jel alkalmazásának pillanatát és ismétlődési frekvenciáját 6 időzítő egység határozza meg. Kívánatos lehet, hogy az 5 polarizáló jelforrás — a polarizáló jel alkalmazásának időtartamától eltekintve — villamos szempontból független legyen az 1 elektrokémiai cella áramkörétől. Ez elérhető oly módon, hogy az 1 elektrokémiai cellához az 5 polarizáló jelforrást 7 első megszakító közbeiktatásával csatlakoztatjuk: a 6 időzítő egység úgy vezérli a 7 első megszakítót, hogy az az 1 elektrokémiai cella és az 5 polarizáló jelforrás között csak a polarizáló jel alkalmazásának idejére létesítsen kapcsolatot (2. ábra). Előfordulhat, hogy az 5 polarizáló jelforrás által szolgáltatott jel zavarja a 4 elektrokémiai mérőáramkör működését. Ez a nehézség kiküszöbölhető oly módon, hogy az 1 elektrokémiai cellához a 4 elektrokémiai mérőáramkört 8 második megszakító közbeiktatásával csatlakoztatjuk; a 6 időzítő egység úgy vezérli a 8 második megszakítót, hogy az az 1 elektrokémiai cella és a 4 elektrokémiai mérőáramkör között a kapcsolatot a polarizáló jel alkalmazásának idejére — vagy más, célszerűen megválasztott időtartamra — megszakítsa (3. ábra). Az 1-3. ábrákon vázolt kapcsolások esetében az 5 polarizáló jelforrás által szolgáltatott polarizáló jelet az 1 elektrokémiai cella 2 csepegő elektródja és 3 ellenelektródja közé kapcsoljuk. Ez az eljárás nemkívánatos mellékjelenségek okozója lehet. lg}1 például, ha a 3 ellenelektród kálóméi elektród, akkor a polarizáló jel hatására — a felületi feszültség megváltozása folytán — az elektród töltete elmozdul, és felkeveredhet. Ilyen esetben célszerűbb a polarizáló jelet az 1 elektrokémiai cella 2 csepegő elektródja és egy erre a célra beépített 9 segédelektród közé kapcsolni (4. ábra). A 4. ábrán egyszerűség kedvéért nem jelölt 6 időzítő- és 7 első- illetve 8 második megszakító egységek természetesen a segédelektródos kiviteli változat esetében is alkalmazhatók. A találmány szerinti villamos vezérlő áramkör részleteit az alábbi példa segítségével világítjuk meg. Példa Legyen a feladat fémionok mennyiségi kémiai meghatározása vizes oldatból, rapid-polarográfiás módszerrel. A mérőelektród csepegő higanyelektród, a kívánt csepegési idő 300 ms. A fenti célkitűzés megvalósítható a találmány szerinti berendezésnek az alábbiakban bemutatott, példaképpen! kiviteli alakja segítségével (lásd a 3. és 4. ábrát). A higanycsepp leszakításához szükséges polarizáló jelet az 5 polarizáló jelforrás szolgáltatja; a jel a 7 első megszakítón keresztül a 2 csepegő elektród (higany) és a 9 segédelektród (platina tűelektród) közé van kapcsolva. Azt találtuk, hogy megfelelő működés 5 ms időtartamú, 10 V amplitúdójú polarizáló jellel biztosítható; a 2 csepegő elektród a negatív pólus. A higanycsepp leszakadása a felsorolt kísérleti körülmények között kb. 7 ms-al a polarizáló jel bekapcsolása után következik be. Az idő- és feszültségviszonyokat az 5. A ábra szemlélteti, ahol U a polarizáló jel amplitúdója, t az idő. A 7 első megszakító az 5 polarizáló jelforrás áramkörét a polarizáló jel időtartamától eltekintve leválasztva tartja a 2 csepegő elektród áramkörétől, a 7 első megszakító állapotának idődiagramját az 5. B ábrán láthatjuk. A 8 második megszakító, amely az 1 elektrokémiai cellát a 4 elektrokémiai mérőáramkörhöz (polarográfhoz) kapcsolja, 1 ms-al a polarizáló jel bekapcsolása előtt bontja, majd 1 ms-al a polarizáló jel kikapcsolása után ismét helyreállítja a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
