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Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Wasserstoff-Ionenkonzentration.
Es ist bekannt, die Wasserstoff-Ionenkonzentration von Flüssigkeiten, Lösungen u. dgl. dadurch zu bestimmen, dass man eine sogenannte Kette, d. h. eine Art galvanisches Element, herstellt, dessen eine Halbzelle den zu untersuchenden Stoff enthält, während die andere Halbzelle durch ein System Elektrode-Elektrolyt gebildet wird, dessen Einzelpotential bekannt ist oder durch Messung mittels einer weiteren Hilfselektrode bestimmt wird. Bei den bekannten Verfahren dieser Art wird elektro-
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von bekanntem Einzelpotential (Bezugselektrode) festgestellt und daraus die Wasserstoff-Ionenkonzentration des Stoffes berechnet. Die Messung des Potentialunterschiedes erfordert bei den bekannten
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ziemlich hohes Mass von Vorkenntnissen nötig, um fehlerfrei messen zu können.
Durch die Erfindung wird die elektrometrische Messung auf eine einfache Mengenmessung zurückgeführt, bei welcher lediglich ein leicht zu handhabendes elektrisches Nullmessgerät Verwendung findet. Damit wird die Einrichtung nicht nur einfacher, verständlicher und handlicher, sondern auch wesentlich billiger.
Gemäss der Erfindung wird der zu untersuchende Stoff mit einer Lösung verglichen, deren bekannte Wasserstoff-Ionenkonzentration, die zunächst höher ist als jene der zu untersuchenden Lösung od. dgl., durch Zugabe von Lauge so lange geändert wird, bis sie ebenso gross geworden ist wie diejenige der zu untersuchenden Lösung. Aus dem Laugenverbrauch ergibt sich auf Grund einer einmal festgelegten Eichung unmittelbar die erreichte Wasserstoff-Ionenkonzentration der Vergleichslösung und damit auch die gesuchte Konzentration. Um den Punkt zu erkennen, in welchem die Wasserstoff-Ionenkonzentration beiden Flüssigkeiten gleich ist, werden sie leitend, z. B. durch einen Kaliumchlorid-Agarheber, verbunden und mit Elektroden in Berührung gebracht, deren Potential von der WasserstoffIonenkonzentration abhängt.
An die Elektroden wird ein Elektrometer angelegt, das in dem Augenblick, in welchem die Wasserstoff-Ionenkonzentration auf beiden Seiten gleich ist, keinen Ausschlag mehr zeigt.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird insbesondere eine Einrichtung verwendet, bei der die Metallelektroden den Boden der Elektrodengefässe bilden, in welche die zu untersuchende Flüssigkeit und die Vergleichslösung eingebracht werden und die die beiden Halbzellen des galvanischen Elementes bilden. Ferner dient zur Durchführung des Verfahrens zweckmässig ein Kapillarelektrometer, bei welchem das mit dem Kapillarrohr verbundene oder an dieses angeschlossene Steigrohr schräg, z. B. unter 45 , gegen die Waagrechte angeordnet ist.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren können schliesslich bei Verwendung verschiedener Vergleichslösungen für verschiedene pH-Gebiete solche Vergleichslösungen gewählt werden, deren p-Wert sich bei Zusatz gleicher Laugenmengen um gleiche Grössen ändert, so dass die Bürette zum Messen der zugesetzten Laugenmengen für die verschiedenen pH-Gebiete die gleiche Teilung aufweisen kann.
In der Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beispielsweise zu verwendende Einrichtung. Fig. 2 zeigt ein für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignetes Kapillarelektrometer.
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Als Vergleichslösungen verwendet man zweckmässig Gemische schwacher Säuren mit ihren Alkalisalzen, wobei man von den Säuren ausgeht und ihnen Lauge zusetzt. Die Säure und ihre Konzentration muss so gewählt werden, dass die durch Zufügung der Lauge erhaltenen Gemische eine WasserstoffIonenkonzentration erhalten, welche in die Grössenordnung der Konzentration der zu untersuchenden Lösung fällt, ausserdem muss man natürlich die Wasserstoff-Ionenkonzentration der durch bestimmte Mengen zugefügter Lauge erhaltenen Lösungen kennen, die sogenannte Titrationskurve, die man durch
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Statt den Verbrauch der Lauge an der Bürette, z.
B. in Zentimeter abzulesen und die dazugehörigen pH-Werte aus den Titrationskurven zu entnehmen, ist es einfacher, Büretten zu benutzen, an deren Teilung die entsprechenden p-Werte aufgetragen sind.
Da die Titrationskurven verschiedener Säuren bekanntlich verschieden verlaufen, wäre nun für jede Säure eine eigene, nach der betreffenden Titrationskurve geteilte Burette erforderlich. Dadurch würde das Verfahren, wenn es für Stoffe mit weit voneinander abweichender Wasserstoff-Ionenkonzen- tration Verwendung finden soll. an Einfachheit verlieren.
Wie durch eingehende Untersuchungen festgestellt wurde. lässt sich aber auch diese Unannehm- lichkeit vermeiden, indem man als Ausgangslösungen für die Vergleichslosungen solche auswählt, deren
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ändert. Die zu benutzenden Abschnitte der verschiedenen Titrationskurven können dann praktisch ohne merklichen Fehler durch eine gemeinsame Näherungskurve ersetzt werden, nach welcher dann die gleichzeitig für verschiedene pl,-Gebiete verwendbare Bürette geeicht wird. Man kann auf diese Weise also die Notwendigkeit umgehen, mehrere verschieden bezeichnete Büretten zu verwenden und braucht nur eine einzige solche, wobei lediglich zu dem jeweils abgelesenen Wert je nach der angewendeten Säure ein Festwert hinzuzuzählen ist.
Die hiebei erzielbare Genauigkeit reicht zum mindesten für technische Messungen immer und selbst für wissenschaftliche Untersuchungen weitgehend aus, sie liegt innerhalb der Fehlergrenzen, welche durch anderweitige Ungenauigkeiten bei der Bestimmung auch bei früheren Untersuchungsverfahren unvermeidlich waren.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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gleichslösungen, dadurch gekennzeichnet, dass aus der zu untersuchenden Flüssigkeit und einer Metallelektrode einerseits und einer schwachen Säure und einer zweiten Elektrode anderseits ein galvanisches
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des Elementes eingeschalteter Strom-oder Spannungszeiger, z. B. ein Kapillarelektrometer, keinen Ausschlag mehr gibt, wobei die Menge der verbrauchten Lauge ein Mass für die Wasserstoff-Ionenkonzentration der untersuchten Flüssigkeit ist.