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Reagenspapier zur Bestimmung der Wasserstofflonenkonzentration
Es ist bereits bekannt, zur Messung der Wasserstoffionenkonzentratica verschiedene Arten von Reagenspapieren zu verwenden, die mit einem Indikatorfarbstoff wie z. B. rotem oder blauem Lackmus, Phenolphthalein u. dgl. imprägniert sind. Diese Papiere haben den Nachteil, dass sie nur ganz allgemein eine neutrale, saure oder alkalische Reaktion, jedoch ohne grössere Messgenauigkeit, anzeigen. Es wurden auch bereits Mischindikatoren hergestellt (Universalindikatoren), die je nach dem pH-Werte der zu prüfenden Lösung verschiedene Färbungen annehmen, die dann mit einer gesonderten Farbskala verglichen werden. Die Genauigkeit der Universalindikatoren ist jedoch nur gering. Auf dem gleichen Prinzipe beruhen die Folienkolorimeter.
Es sind auch bereits Indikatorpapiere bekannt geworden, bei denen neben der sich nur über einen Teil des Papieres erstreckenden Indikatorimprägnation auch gleichzeitig die Vergleichsfarbe für den Indikator auf dem Papier aufgedruckt ist. Bei der pH-Messung wird dann die sich aus der Farbänderung des Indikators ergebende neue Färbung mit der aufgedruckten Vergleichsfärbung verglichen. Diese Schätzungen verschiedener Färbungen sind in hohem Masse von der Farbempfindlichkeit des Beobachters sowie von der Art der Beleuchtung, z. B. künstlichem Licht, abhängig. Die Genauigkeit der Messung mit diesen bekannten Papieren beträgt etwa 0, 3 PH- Einheiten.
Es ist auch bereits bekannt, Reagenspapiere zu verwenden, die mit einem einzigen Mischindikator imprägniert wurden. Diese Mischindikatoren sind nach dem Prinzip der Komplementärfarben- bildung aufgebaut und bestehen aus einem Ge- mische mehrerer Indikatorfarbstoffe oder nur eines einzigen Indikatorfarbstoffes mit einem oder mehreren Nichtindikatorfarbstoffen. Bei einem bestimmten pH-Werte, der den Umschlagswert darstellt, bildet dieses Farbgemisch eine unbunte, meist graue Mischfarbung, während bei höheren oder niedrigeren pH-Werten als dem Umschlags- punkte entspricht, bunte Färbungen entstehen,
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unterscheiden lassen. Weicht somit ganz allgemein die pH-Zahl der zu untersuchenden Lösung von dem Umschlagspunkte (Graupunkte) des Mischindikators ab, so nimmt der Mischindikator je nach der Richtung der Abweichung Komplementärfärbung, z.
B. rot oder grün, an.
Dieses Verhalten soll am Beispiele des Indikatorfarbstoffes Methylorange näher erläutert werden.
Bei Methylorange, ebenso aber auch bei nahezu allen anderen Indikatorfarbstoffen, ist es nicht leicht, die Unterschiede zwischen den einzelnen Orangetönen zwischen rot (sauer) und gelb (alkalisch) deutlich zu unterscheiden. Gerade im Umschlagspunkte des Indikators (Neutralpunkte) sind die Farbänderungen bei einer Änderung des PH- Wertes auch um grössere Beträge nur sehr gering. Mischt man aber zum Methylorange in einem bestimmten Verhältnis zum Indikatorfarbstoffe z. B. eine Methylenblaulösung hinzu, so wird bei einem bestimmten Orangeton des Methyloranges mit dem Blau des Methylenblaues ein unbunter Grauton entstehen, der einem bestimmten pH-Werte entspricht.
Ist der pH-Wert der Lösung kleiner als dem Graupunkt entspricht (ist die zu prüfende Lösung also saurer), so wird der nun rötere Ton des Methyloranges mit dem Blau des Methylenblaues ein deutliches Lila oder Violett ergeben. Ist der PH-Wert der zu untersuchenden Lösung hingegen grösser als dem Graupunkt entspricht, d. h. also die zu prüfende Lösung reagiert alkalischer als die
Graupunktsmischung, so wird das Methylorange gelber, die neue Färbung mit dem Blau des Methylenblaues nunmehr grün erscheinen. Es ist klar, dass man den-Unterschied zwischen lila, violett oder rot einerseits, grau oder grün ander- seits viel deutlicher erkennen und unterscheiden kann als die Übergangsfarbtöne zwischen gelb, orange und rot. Man ist infolgedessen viel leichter imstande, den Umschlagspunkt genau anzugeben.
Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, dass für jeden gewünschten pH-Wert je eine räum- lich getrennte Mischindikatorlösung auf eine
Unterlage, vorzugsweise aus Papier, aufgebracht wird. Dabei sind die Mischindikatoren derart ausgewählt, dass sie bei einem bestimmten PH-
Werte eine unbunte, grau gefärbte oder unter
Umständen auch nahezu farblose Lösung ergeben.
Dies wird dadurch erreicht, dass man dem oder den Indikatorfarbstoffen einen oder mehrere
Farbstoffe, die sowohl Indikator-als auch Nicht-
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indikatorfarbstoffe sein können, zusetzt, so dass durch Komplementärfarbenbildung im Umschlagspunkte des Gemisches ein grauer, unbunter, eventuell sogar ein dem Weiss nahekommender Farbton entsteht.
Durch die verschiedenen Mischungsverhältnisse sowohl in stofflicher als auch mengenmässiger Hinsicht gelingt es auch, mit einem und demselben Indikatorfarbstoff verschiedene Umschlagspunkte bei verschiedenen
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katoren, die um beliebige, meist gleich grosse Beträge regelmässig abgestuft sind, auf einer einzigen Papierunterlage, gelingt es auf einfachste Weise, ganz genau und mit nur einer einzigen Messung, in kürzester Zeit den pH-Wert einer Lösung mit unbekannter Wasserstoffionenkonzentration zu bestimmen.
Die Papierunterlage ist vorteilhaft streifenförmig ausgebildet, sie kann aber auch rund, kreisförmig oder sonstwie beliebig ausgebildet sein. Die Aufbringung der Mischindikatoren kann durch Aufdrucken, Pinseln, Malen, Wischen, Spritzen usw. erfolgen. Man kann sowohl geleimtes als auch ungeleimtes Papier (Filterpapier, Löschpapier) verwenden. Die Herstellung der erfindungsgemässen Reagenspapiere kann auch in der Weise erfolgen, dass auf eine geeignete Unterlage z. B. aus Papier, Papierstreifen aufgeklebt werden, die mit den verschiedenen Mischindikatorlösungen getränkt und getrocknet wurden. Durch Zerschneiden wird dann die gewünschte Grösse der Reagenspapiere erhalten. Zur Untersuchung gefärbter oder stark viskoser Lösungen wird man zweckmässig ungeleimtes Papier verwenden.
Den
Mischindikatorlösungen kann man beim Aufdrucken auch Verdickungsmittel zusetzen.
Zweckmässig sind die Umschlagspunkte der Mischindikatoren, je nach der gewünschten Mess- genauigkeit und dem erforderlichen Messbereich, in kleineren oder grösseren- Abstufungen, z. B. um je 0-1, 0-2, 0-3, 0-5 oder 1-0 0 PH- Einheiten voneinander verschieden. Die einzelnen Im- prägnationen können auch durch eine aufgedruckte oder sonstwie aufgebrachte Trennungslinie oder
Imprägnation mit Ceresin, Wachs, Lack u. dgl. in an sich bekannter Weise voneinander getrennt sein. Weiters ist es vorteilhaft, auf die so entstandenen Imprägnierungsfelder den PH-Wert des Graupunktes der betreffenden Indikator- mischung aufzudrucken, um die Ablesung des
PH-Wertes der zu untersuchenden Lösung zu erleichtern.
Das Reagenspapier wird vorteilhaft mit mehreren verschiedenen Mischindikatorlösungen impräg- niert, die alle entweder im sauren Gebiete rot und im alkalischen grün oder umgekehrt bei saurerer Reaktion der Prüflösung als dem Grau- punkte entspricht, grün, bei alkalischerer rot er- scheinen. Im Umschlagspunkte des Misch- indikators sind die Gemische meist grau gefärbt.
Beispielsweise ist ein zur Bestimmung des PH-
Wertes innerhalb der Grenzen von 3-0 bis 5-5 ge-
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für PH : Benzol-azo- < x-Naphthylanin und Brillantgrün, für p-5-0 : Benzel-azo-x-Naphthylamin, Me- thylenblau und Bordeauxrot, für PH = 5-5 : Methylrot und Methylenblau.
Auf jedes dieser Indikatorenfelder ist der zu-
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so wird das Feld mit dem Aufdruck 4, 5 grau erscheinen, während die Felder mit dem Aufdruck 3-0-4-0 grün, jene mit dem Aufdruck 5-0 und 5-5 aber rot gefärbt sein werden. Selbst geringe Abweichungen des PH-Wertes der Prüflösung vom Umschlagspunkte des Mischindikators lassen sich ohne grössere Schwierigkeiten und mit grosser Genauigkeit angeben, da jede einzelne Mischindikatorlösung selbst derart zusammengesetzt ist, dass ihre Empfindlichkeit etwa +01 pH-Einheit beträgt.
Die Bestimmung des pH-Wertes einer Lösung ist demnach ausserordentlich vereinfacht, sehr leicht durchführbar, subjektiv nicht beeinflusst und trotzdem sehr genau. Auch bei künstlichem Lichte sind die Ablesungen sicher und ebenso genau als bei Tageslicht möglich. Eine Vergleichsskala ist völlig überflüssig.
Die erfindunguge'jnäss hergestellten Reagenspapiere haben gegenüber den bisher hergestellten Universalpapieren die folgenden Vorteile :
1. Grösstmögliche Messgenauigkeit,
2. sofortige Zahlenangabe des gesuchten PHWertes,
3. Farbenvergleichstabellen oder gleichzeitiger Aufdruck von Vergleichsfarben auf das Indikator-
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4. Unabhängigkeit von subjektiver Beurteilung des Farbtones,
5. gleich gute Ablesung bei natürlichem oder künstlichem Licht.
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